一种闪烁体阵列发光衰减时间测试方法转让专利
申请号 : CN201811533020.X
文献号 : CN109490940B
文献日 : 2020-04-28
发明人 : 吴和宇 , 郭维新
申请人 : 江苏赛诺格兰医疗科技有限公司
摘要 :
本发明涉及辐射探测器技术领域，尤其涉及一种闪烁体阵列发光衰减时间测试方法及装置。本发明的一种闪烁体阵列发光衰减时间测试方法为光电探测阵列接受被测闪烁体阵列发出的闪烁光并转化成电脉冲信号；将得到的电脉冲信号传输到电阻网络中，整合成四路输出，四路输出的电脉冲信号分别经由4个前置放大器传送到脉冲形状分析系统得到四路脉冲形状信息；对得到的四路脉冲形状信息进行计算处理得到每个闪烁体发光事件的坐标位置和校正前闪烁体的发光衰减时间分布；对发光衰减时间校正，即得被测闪烁体阵列每条闪烁体的发光衰减时间分布。该方法可用于闪烁体阵列的光产额及时间性能评估，并大幅提高闪烁体光产额和发光衰减时间的测试挑选效率。
权利要求 :
1.一种闪烁体阵列发光衰减时间测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：被测闪烁体阵列发出的闪烁光被相应设置的光电探测阵列接受，并转化成电脉冲信号；
步骤S2：将步骤S1中得到的电脉冲信号传输到电阻网络中，所述电阻网络将输入的电脉冲信号整合成四路输出的电脉冲信号，四路输出的电脉冲信号分别经由4个前置放大器传送到脉冲形状分析系统得到四路脉冲形状信息；
步骤S3：对步骤S2得到的四路脉冲形状信息分别进行第一次校正，得到第一次校正后的四路脉冲形状信息；
步骤S4：对得到的第一次校正后的四路脉冲形状信息进行面积计算得到每个闪烁体发光事件的坐标位置，并对四路脉冲形状信息加和，得到加和脉冲，对加和脉冲的后沿做曲线拟合，得到闪烁体一次事件的发光衰减时间，通过对多次事件积累获得闪烁体发光衰减时间分布；
步骤S5：对步骤S4得到的闪烁体发光衰减时间分布进行闪烁体阵列测量精度的第二次校正，得到还原测量精度的闪烁体阵列发光衰减时间分布，根据得到的还原测量精度的闪烁体阵列发光衰减时间分布判断闪烁体阵列中是否有不合格的闪烁体；
步骤S3中通过变形校正函数FA,B,C,D(X，Y，t)进行第一次校正，所述变形校正函数FA,B,C,D(X，Y，t)通过理论模拟手段得到或通过同一个闪烁体在不同位置测试结果与该闪烁体自身本征发光衰减时间做对比得到，其中X，Y为辐射发光事件的位置坐标，t为时间；
步骤S5中第二次校正根据刻度曲线的关系式进行校正，所述刻度曲线通过不同发光衰减时间的晶体在单晶体和快PMT上测试结果与闪烁体阵列测试结果比对得到。
2.根据权利要求1所述的闪烁体阵列发光衰减时间测试方法，其特征在于，假定所述电阻网络的四路脉冲信号输出分别为A、B、C和D四路脉冲信号输出，电阻网络的A和C两个输出端相连，B和D两个输出端相连，假定有N×N路信号输入，则所述电阻网络设置有N×N路信号输入端，则电阻网络的A和C两个输出端之间串联N+1个电阻，B和D两个输出端之间串联N+1个电阻，在AC上每两个相邻电阻之间与BD上每两个相邻电阻之间对应并联N条线路，所述并联N条线路的每条线路上设置有N路信号输入端，并且所述并联N条线路的每条线路上串联有N+1个电阻，每一路信号输入端设置在所述并联N条线路的每条线路上相邻两个电阻之间。
3.根据权利要求2所述的闪烁体阵列发光衰减时间测试方法，其特征在于，步骤S3中对步骤S2得到的第一次校正后的四路脉冲形状信息进行面积计算时，假定辐射发光事件的位置坐标用(X，Y)来表示，则A、B、C和D四路脉冲信号的面积或脉冲高度与辐射发光事件的位置坐标的关系用下式(1)表示：对得到的第一次校正后的四路脉冲形状信息中的脉冲信号的面积进行如式(1)的计算，即能够得到每个闪烁体发光事件的坐标位置。
4.根据权利要求1所述的闪烁体阵列发光衰减时间测试方法，其特征在于，步骤S1中对于光电探测阵列设置光导以用来使闪烁体阵列中各个闪烁体的坐标区分开，设置光导时要根据被测闪烁体阵列与光电探测器之间的有效面积关系及像素大小关系来设置。
5.根据权利要求1所述的闪烁体阵列发光衰减时间测试方法，其特征在于，步骤S1中设置γ放射源，通过γ放射源在闪烁体阵列产生辐射发光事件。
说明书 :
一种闪烁体阵列发光衰减时间测试方法
技术领域
[0001] 本发明涉及辐射探测器技术领域，尤其涉及一种闪烁体阵列发光衰减时间测试方法及装置。
背景技术
[0002] 在辐射探测器领域，闪烁体探测器广泛应用于γ射线、X射线、β射线、中子、宇宙线等探测领域。尤其是在核医疗仪器中，目前主流的SPECT和 PET探测器都使用的是闪烁体探
测器。
测器。
[0003] 作为闪烁体探测器的核心组成部分，闪烁体自身的光产额、发光衰减时间(decaytime)等性能对探测器最终的能谱特性和时间特性有着根本性的影响。对于单个闪
烁体，已经有很多成熟的方法来评价这些特性。
烁体，已经有很多成熟的方法来评价这些特性。
[0004] 但是在现代辐射成像探测器，尤其是PET探测器中，常常要用到的是几十上百闪烁体拼成的闪烁体阵列。并且，TOF-PET探测器用到的闪烁体材料往往要用到掺杂激活剂的工
艺，这样会导致即使是同一闪烁体棒料上切出来的闪烁体也会因为激活剂浓度不同或晶格
缺陷等问题而出现光产额或发光衰减时间的差异。这些差异会导致探测器阵列不同位置上
的能量分辨和时间分辨的分布与预期不符。
艺，这样会导致即使是同一闪烁体棒料上切出来的闪烁体也会因为激活剂浓度不同或晶格
缺陷等问题而出现光产额或发光衰减时间的差异。这些差异会导致探测器阵列不同位置上
的能量分辨和时间分辨的分布与预期不符。
[0005] 现代TOF-PET探测器的时间分辨(CRT)已经达到了200ps左右的精度，需要更精准的控制闪烁体阵列中每个闪烁体的基本性能。按照每个探测器用196条闪烁体，每台PET用
192个探测器算，一台PET要用到用37632条闪烁体。这种应用场合下，在闪烁体阵列制造过
程中用传统的闪烁体性能测试方法测每个闪烁体显然效率太低了，而在阵列性能的最终检
测时传统的单个闪烁体性能测试方法又不能分辨每个闪烁体的性能，所以需要有更高效准
确的方法解决这个问题。
192个探测器算，一台PET要用到用37632条闪烁体。这种应用场合下，在闪烁体阵列制造过
程中用传统的闪烁体性能测试方法测每个闪烁体显然效率太低了，而在阵列性能的最终检
测时传统的单个闪烁体性能测试方法又不能分辨每个闪烁体的性能，所以需要有更高效准
确的方法解决这个问题。
发明内容
[0006] (一)要解决的技术问题
[0007] 为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种高效率的能够同时测量闪烁体阵列中每个闪烁体的相对光产额及发光衰减时间的闪烁体阵列发光衰减时间的测试方法及
装置。
装置。
[0008] (二)技术方案
[0009] 为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
[0010] 本发明提供一种闪烁体阵列发光衰减时间的测试方法，包括以下步骤：
[0011] 步骤S1：被测闪烁体阵列发出的闪烁光被相应设置的光电探测阵列接受，并转化成电脉冲信号；
[0012] 步骤S2：将步骤S1中得到的电脉冲信号传输到电阻网络中，所述电阻网络将电脉冲信号整合成四路输出的电脉冲信号，四路输出的电脉冲信号分别经由4个前置放大器传
送到脉冲形状分析系统得到四路脉冲形状信息；
送到脉冲形状分析系统得到四路脉冲形状信息；
[0013] 步骤S3：将步骤S2得到的四路脉冲形状信息分别进行第一次校正，得到校正后的四路脉冲形状信息；
[0014] 步骤S4：对得到的第一次校正后的四路脉冲形状信息进行面积计算，得到每个闪烁体发光事件的坐标位置，并对四路脉冲形状信息加和，得到加和脉冲，对加和脉冲的后沿
做曲线拟合，得到闪烁体一次事件的发光衰减时间，通过对多次事件积累获得闪烁体发光
衰减时间分布；
做曲线拟合，得到闪烁体一次事件的发光衰减时间，通过对多次事件积累获得闪烁体发光
衰减时间分布；
[0015] 步骤S5：对步骤S4得到的闪烁体发光衰减时间分布进行闪烁体阵列测量精度的第二次校正，得到还原测量精度的闪烁体阵列发光衰减时间分布，根据得到的还原测量精度
的闪烁体阵列发光衰减时间分布判断闪烁体阵列中是否有不合格的闪烁体。
的闪烁体阵列发光衰减时间分布判断闪烁体阵列中是否有不合格的闪烁体。
[0016] 进一步地，假定所述电阻网络的四路脉冲信号输出分别为A、B、C 和D四路脉冲信号输出，电阻网络的A和C两个输出端相连，B和D两个输出端相连，假定有N×N路信号输入，
则所述电阻网络设置有N×N 路信号输入端，则电阻网络的A和C两个输出端之间串联N+1个
电阻， B和D两个输出端之间串联N+1个电阻，在AC上每两个相邻电阻之间与BD上每两个相
邻电阻之间对应并联N条线路，所述并联N条线路的每条线路上设置有N路信号输入端，并且
所述并联N条线路的每条线路上串联有N+1个电阻，每一路信号输入端设置在所述并联N条
线路的每条线路上相邻两个电阻之间。
则所述电阻网络设置有N×N 路信号输入端，则电阻网络的A和C两个输出端之间串联N+1个
电阻， B和D两个输出端之间串联N+1个电阻，在AC上每两个相邻电阻之间与BD上每两个相
邻电阻之间对应并联N条线路，所述并联N条线路的每条线路上设置有N路信号输入端，并且
所述并联N条线路的每条线路上串联有N+1个电阻，每一路信号输入端设置在所述并联N条
线路的每条线路上相邻两个电阻之间。
[0017] 进一步地，步骤S3中对步骤S2得到的四路脉冲形状信息进行面积计算时，假定辐射发光事件的位置坐标用(X，Y)来表示，则A、B、C 和D四路脉冲信号的面积或脉冲高度与辐
射发光事件的位置坐标的关系用下式(1)表示：
射发光事件的位置坐标的关系用下式(1)表示：
[0018]
[0019] 对得到的第二次校正后的四路脉冲形状信息中的脉冲信号的面积进行如式(1)的计算，即能够得到每个闪烁体发光事件的坐标位置。
[0020] 进一步地，步骤S3中通过变形校正函数FA,B,C,D(X，Y，t)进行第一次校正，变形校正函数FA,B,C,D(X，Y，t)通过理论模拟手段得到或通过同一个闪烁体在不同位置测试结果与自
身本征发光衰减时间做对比得到，其中 X，Y为辐射发光事件的位置坐标，t为时间；
身本征发光衰减时间做对比得到，其中 X，Y为辐射发光事件的位置坐标，t为时间；
[0021] 步骤S5中第二次校正根据刻度曲线的关系式进行校正，所述刻度曲线通过不同发光衰减时间的晶体在单晶体和快PMT上测试结果与闪烁体阵列测试结果比对得到。
[0022] 进一步地，步骤S1中在光电探测阵列与晶体阵列间设置光导以用来使闪烁体阵列中各个闪烁体的坐标容易区分开，设置光导和加工光导时要根据被测闪烁体阵列与光电探
测器之间的有效面积关系、像素大小关系以及相对位置来设置。
测器之间的有效面积关系、像素大小关系以及相对位置来设置。
[0023] 进一步地，步骤S1中设置γ放射源，通过γ放射源在闪烁体阵列产生辐射发光事件。
[0024] 本发明提供一种闪烁体阵列发光衰减时间的测试装置，该装置包括依次连接的光电探测阵列、电阻网络、前置放大器和脉冲形状分析系统；
[0025] 光电探测阵列包括多个光电探测器，光电探测器与被测闪烁体阵列的单个闪烁体对应设置，将被测闪烁体辐射发光转换为电脉冲信号；电阻网络将多个光电探测器的电脉
冲信号输出整合为四路输出后输入前置放大网络；前置放大器将放大后进入脉冲形状分析
系统，前置放大器要保证对信号做有效放大而无失真，且不需要进行整形处理，前置放大器
的放大倍数要匹配后端脉冲分析系统的测试量程；脉冲形状分析系统主要用于获取电阻网
络四路输出脉冲信号的脉冲形状信息，通过分析校正后四路输出脉冲面积和得到闪烁体的
相对光产额，通过分析校正后脉冲后沿的时间特征得到闪烁体的发光衰减时间。
冲信号输出整合为四路输出后输入前置放大网络；前置放大器将放大后进入脉冲形状分析
系统，前置放大器要保证对信号做有效放大而无失真，且不需要进行整形处理，前置放大器
的放大倍数要匹配后端脉冲分析系统的测试量程；脉冲形状分析系统主要用于获取电阻网
络四路输出脉冲信号的脉冲形状信息，通过分析校正后四路输出脉冲面积和得到闪烁体的
相对光产额，通过分析校正后脉冲后沿的时间特征得到闪烁体的发光衰减时间。
[0026] 进一步地，假定所述电阻网络的四路输出为A、B、C和D四个输出端，A和C两个输出端相连，B和D两个输出端相连，假定有N×N路信号输入，则所述电阻网络设置有N×N路信号
输入端，则电阻网络的A和 C两个输出端之间串联N+1个电阻，B和D两个输出端之间串联N+1
个电阻，且所述电阻网络的AC与BD之间并联设置N条线路，所述并联设置的N条线路的每条
线路上分别设置有N路信号输入端，并且所述并联设置的N条线路的每条线路上串联有N+1
个电阻，每一路信号输入端设置在所述并联N条线路的每条线路上相邻两个电阻之间。
输入端，则电阻网络的A和 C两个输出端之间串联N+1个电阻，B和D两个输出端之间串联N+1
个电阻，且所述电阻网络的AC与BD之间并联设置N条线路，所述并联设置的N条线路的每条
线路上分别设置有N路信号输入端，并且所述并联设置的N条线路的每条线路上串联有N+1
个电阻，每一路信号输入端设置在所述并联N条线路的每条线路上相邻两个电阻之间。
[0027] 进一步地，如上所述的装置还包括γ放射源，γ放射源在闪烁体阵列上产生辐射发光事件。
[0028] 进一步地，如上所述的装置中的光电探测阵列还包括光导，根据被测闪烁体阵列与光电探测器之间的有效面积关系及像素大小关系来选取光导，光电探测器阵列和所述光
导的能使闪烁体阵列中各个闪烁体的坐标区分开，光电探测阵列由多个光电探测器组成阵
列或者直接用阵列型光电探测器构成。
导的能使闪烁体阵列中各个闪烁体的坐标区分开，光电探测阵列由多个光电探测器组成阵
列或者直接用阵列型光电探测器构成。
[0029] (三)有益效果
[0030] 本发明的有益效果是：
[0031] 1、本发明的闪烁体阵列发光衰减时间的测试方法及装置，能够同时测量闪烁体阵列中每个闪烁体的相对光产额及发光衰减时间，提升了测试效率，能够用于闪烁体的批量
挑选。
挑选。
[0032] 2、本发明的一种闪烁体阵列发光衰减时间的测试装置能够同时测量闪烁体阵列中每个闪烁体的相对光产额及发光衰减时间，并通过设置电阻网络将多路光电探测器的输
出整合成四路输出，对四路输出的电脉冲信号进行面积计算，就能够得到闪烁体阵列中每
个闪烁体的位置。
出整合成四路输出，对四路输出的电脉冲信号进行面积计算，就能够得到闪烁体阵列中每
个闪烁体的位置。
附图说明
[0033] 图1为本发明的装置功能框图；
[0034] 图2为本发明的4×4路电阻网络示意图；
[0035] 图3为本发明的15×15闪烁体阵列事件分布示意图。
具体实施方式
[0036] 为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
[0037] 本发明提出一种闪烁体阵列发光衰减时间的测试方法及装置，结合附图和实施例详细说明如下。
[0038] 实施例1
[0039] 本实施例提供一种闪烁体阵列发光衰减时间的测试方法，该方法包括以下步骤：
[0040] 步骤S1：被测闪烁体阵列发出的闪烁光被相应设置的光电探测阵列接受，并转化成电脉冲信号。
[0041] 步骤S2：将步骤S1中得到的电脉冲信号传输到电阻网络中，所述电阻网络将输入的电脉冲信号整合成四路输出的电脉冲信号，四路输出的电脉冲信号分别经由4个前置放
大器传送到脉冲形状分析系统得到四路脉冲形状信息。
大器传送到脉冲形状分析系统得到四路脉冲形状信息。
[0042] 步骤S3：对步骤S2得到的四路脉冲形状信息分别进行第一次校正，得到第一次校正后的四路脉冲形状信息。
[0043] 步骤S4：对得到的第一次校正后的四路脉冲形状信息进行面积计算得到每个闪烁体发光事件的坐标位置，并对四路脉冲形状信息加和，得到加和脉冲，对加和脉冲的后沿做
曲线拟合，得到闪烁体一次事件的发光衰减时间，通过对多次事件的积累获得闪烁体发光
衰减时间分布。
曲线拟合，得到闪烁体一次事件的发光衰减时间，通过对多次事件的积累获得闪烁体发光
衰减时间分布。
[0044] 步骤S5：对步骤S4得到的闪烁体发光衰减时间分布进行闪烁体阵列测量精度的第二次校正，得到还原测量精度的闪烁体阵列发光衰减时间分布，根据得到的还原测量精度
闪烁体阵列发光衰减时间分布判断闪烁体阵列中是否有不合格的闪烁体。
闪烁体阵列发光衰减时间分布判断闪烁体阵列中是否有不合格的闪烁体。
[0045] 进一步地，步骤S5最后判断时，会有规定的合格限值，如果第二次校正后最终得到的还原测量精度的闪烁体阵列发光衰减时间分布中有异常偏大或异常偏小的数据，且该异
常数据超过规定的合格限值，则该异常数据对应的闪烁体是异常的或不及格的。
常数据超过规定的合格限值，则该异常数据对应的闪烁体是异常的或不及格的。
[0046] 具体地，假定所述电阻网络的四路脉冲信号输出分别为A、B、C和 D四路脉冲信号输出，电阻网络的A和C两个输出端相连，B和D两个输出端相连，假定有N×N路信号输入，则
电阻网络设置有N×N路信号输入端，电阻网络的A和C两个输出端之间串联N+1个电阻，B和D
两个输出端之间串联N+1个电阻，在AC上每两个相邻电阻之间与BD上每两个相邻电阻之间
对应并联N条线路，并联N条线路的每条线路上设置有N路信号输入端，并且并联N条线路的
每条线路上串联有N+1个电阻，每一路信号输入端设置在并联N条线路的每条线路上相邻两
个电阻之间。
电阻网络设置有N×N路信号输入端，电阻网络的A和C两个输出端之间串联N+1个电阻，B和D
两个输出端之间串联N+1个电阻，在AC上每两个相邻电阻之间与BD上每两个相邻电阻之间
对应并联N条线路，并联N条线路的每条线路上设置有N路信号输入端，并且并联N条线路的
每条线路上串联有N+1个电阻，每一路信号输入端设置在并联N条线路的每条线路上相邻两
个电阻之间。
[0047] 步骤S4中对步骤S2得到的第一次校正后的四路脉冲形状信息进行面积计算时，如图2所示，假定辐射发光事件的位置坐标用(X，Y)来表示，则A、B、C和D四路脉冲信号的面积
或脉冲高度与辐射发光事件的位置坐标的关系用下式(1)表示：
或脉冲高度与辐射发光事件的位置坐标的关系用下式(1)表示：
[0048]
[0049] 对第一次校正后的的四路脉冲形状信息中的脉冲信号的面积进行如式(1)的计算，即能够得到每个闪烁体发光事件的坐标位置，多个事件的坐标统计后可得到阵列中各
个闪烁体中的事件空间分布，如图3即为一个15×15闪烁体阵列的事件分布散点图。这样我
们通过坐标分布即可区分每个辐射发光事件是发生在哪个闪烁体中。
个闪烁体中的事件空间分布，如图3即为一个15×15闪烁体阵列的事件分布散点图。这样我
们通过坐标分布即可区分每个辐射发光事件是发生在哪个闪烁体中。
[0050] 具体地，由于光电探测阵列自身灵敏度的非均匀性以及电阻网络的阻抗分布的非均匀性，不同的位置闪烁体的A、B、C和D四路输出的电脉冲信号有不同程度的变形，需要对
电阻网络的A、B、C和D四路输出的电脉冲信号的每一路输出进行校正即第一次校正，具体为
通过变形校正函数FA,B,C,D(X，Y，t)进行第一次校正，进一步地，变形校正函数 FA,B,C,D(X，Y，t)通过理论模拟手段得到或通过同一个闪烁体在不同位置测试结果与该闪烁体自身本征
发光衰减时间做对比得到，且其中X，Y为辐射发光事件的位置坐标，t为时间。
电阻网络的A、B、C和D四路输出的电脉冲信号的每一路输出进行校正即第一次校正，具体为
通过变形校正函数FA,B,C,D(X，Y，t)进行第一次校正，进一步地，变形校正函数 FA,B,C,D(X，Y，t)通过理论模拟手段得到或通过同一个闪烁体在不同位置测试结果与该闪烁体自身本征
发光衰减时间做对比得到，且其中X，Y为辐射发光事件的位置坐标，t为时间。
[0051] 具体地，步骤S5中第二次校正根据刻度曲线的关系式进行校正，刻度曲线通过不同发光衰减时间的晶体在单晶体和快PMT上的测试结果与闪烁体阵列上的测试结果比对得
到，形成刻度曲线，根据刻度曲线找出刻度曲线的关系式，通过刻度曲线的关系式对步骤S4
得到的闪烁体发光衰减时间分布进行第二次校正，得到还原测量精度的闪烁体阵列发光衰
减时间分布。
到，形成刻度曲线，根据刻度曲线找出刻度曲线的关系式，通过刻度曲线的关系式对步骤S4
得到的闪烁体发光衰减时间分布进行第二次校正，得到还原测量精度的闪烁体阵列发光衰
减时间分布。
[0052] 总体地，第一次校正即用同一个闪烁体在不同位置进行测试得到每个位置发光衰减时间，以获得因位置不同导致光衰减时间差异的校正信息，将校正信息应用到测量中得
到被测闪烁体阵列每条闪烁体的发光衰减时间及其分布；第二次校正是用于校正闪烁体阵
列测试方法、电子学处理方法带来的系统偏差，通过与单晶体和快PMT进行测量结果上的对
比进行纠正。
到被测闪烁体阵列每条闪烁体的发光衰减时间及其分布；第二次校正是用于校正闪烁体阵
列测试方法、电子学处理方法带来的系统偏差，通过与单晶体和快PMT进行测量结果上的对
比进行纠正。
[0053] 优选地，步骤S1中在光电探测阵列与晶体阵列间设置光导以用来使闪烁体阵列中各个闪烁体的坐标容易区分开，设置光导和加工光导时要根据被测闪烁体阵列与光电探测
器之间的有效面积关系、像素大小关系以及相对位置来设置。
器之间的有效面积关系、像素大小关系以及相对位置来设置。
[0054] 可选地，步骤S1中所述光电探测阵列由多个光电探测器组成阵列或者直接用阵列型光电探测器构成。
[0055] 优选地，所述步骤S1中设置γ放射源，通过γ放射源在闪烁体阵列产生辐射发光事件。
[0056] 实施例2
[0057] 根据实施例1所述的方法设计的一种闪烁体阵列发光衰减时间的测试装置，如图1所示，包括依次连接的光电探测阵列，电阻网络，前置放大器和脉冲形状分析系统，当被测
闪烁体阵列辐射发光时，光电探测阵列接收到被测闪烁体阵列辐射发出的光，然后将光信
号转化为电脉冲信号输送到电阻网络，电阻网络将电脉冲信号输送至前置放大器进行信号
放大，然后前置放大器将放大后的电脉冲信号输送至脉冲形状分析系统进行电脉冲信号的
信息的采集并进行分析。
闪烁体阵列辐射发光时，光电探测阵列接收到被测闪烁体阵列辐射发出的光，然后将光信
号转化为电脉冲信号输送到电阻网络，电阻网络将电脉冲信号输送至前置放大器进行信号
放大，然后前置放大器将放大后的电脉冲信号输送至脉冲形状分析系统进行电脉冲信号的
信息的采集并进行分析。
[0058] 本发明的一种闪烁体阵列发光衰减时间的测试装置能够同时测量闪烁体阵列中每个闪烁体的相对光产额及发光衰减时间，并通过设置电阻网络将多路光电探测器的输出
整合成四路输出，四路输出分别与前置放大器输入端连接，前置放大器输出端与脉冲形状
分析系统的输入端连接，前置放大器将输出信号幅度放大至与脉冲形状分析系统量程相匹
配。
整合成四路输出，四路输出分别与前置放大器输入端连接，前置放大器输出端与脉冲形状
分析系统的输入端连接，前置放大器将输出信号幅度放大至与脉冲形状分析系统量程相匹
配。
[0059] 具体地，光电探测阵列包括多个光电探测器，所述光电探测器与被测闪烁体阵列的单个闪烁体对应设置，将被测闪烁体辐射发光转换为电脉冲信号。电阻网络将多个光电
探测器的电脉冲信号输出整合为四路输出后输入前置放大网络；前置放大器将放大后进入
脉冲形状分析系统，前置放大器要保证对信号做有效放大而无失真，且不需要进行整形处
理，前置放大器的放大倍数要匹配后端脉冲分析系统的测试量程；脉冲形状分析系统主要
用于获取电阻网络四路输出脉冲信号的脉冲形状信息，通过分析校正后四路输出脉冲面积
和得到闪烁体的相对光产额，通过分析校正后脉冲后沿的时间特征得到闪烁体的发光衰减
时间。通过单晶条测试和阵列测试比较，建立刻度曲线，通过刻度还原测量的准确度。
探测器的电脉冲信号输出整合为四路输出后输入前置放大网络；前置放大器将放大后进入
脉冲形状分析系统，前置放大器要保证对信号做有效放大而无失真，且不需要进行整形处
理，前置放大器的放大倍数要匹配后端脉冲分析系统的测试量程；脉冲形状分析系统主要
用于获取电阻网络四路输出脉冲信号的脉冲形状信息，通过分析校正后四路输出脉冲面积
和得到闪烁体的相对光产额，通过分析校正后脉冲后沿的时间特征得到闪烁体的发光衰减
时间。通过单晶条测试和阵列测试比较，建立刻度曲线，通过刻度还原测量的准确度。
[0060] 进一步具体地，电阻网络用于将多个光电探测器的电脉冲输出信号整合为四路输出，电阻网络的四路输出为A、B、C和D四个输出端，有4×4个输入端，在实施例1的方案下，令
N＝4，即如图2所示，图2是匹配4×4输出的光探测器的电阻网络图，A、B、C和D四路输出为A
与C相连，B与D相连，A 和C两个输出端之间串联有5个电阻，B和D两个输出端之间串联有5个
电阻， AC与BD之间并联4条线路，AC与BD之间并联的每条线路上串联有5个电阻，并设置有4
个输入端口，共有16路信号输入端，每路信号输入端设置在AC与 BD之间并联的每条线路上
每两个相邻电阻之间，将16路光电探测器(即 CH1-1～4，CH2-1～4，CH3-1～4，CH4-1～4)的
16路输入整合为A、B、C和D 四路输出。
N＝4，即如图2所示，图2是匹配4×4输出的光探测器的电阻网络图，A、B、C和D四路输出为A
与C相连，B与D相连，A 和C两个输出端之间串联有5个电阻，B和D两个输出端之间串联有5个
电阻， AC与BD之间并联4条线路，AC与BD之间并联的每条线路上串联有5个电阻，并设置有4
个输入端口，共有16路信号输入端，每路信号输入端设置在AC与 BD之间并联的每条线路上
每两个相邻电阻之间，将16路光电探测器(即 CH1-1～4，CH2-1～4，CH3-1～4，CH4-1～4)的
16路输入整合为A、B、C和D 四路输出。
[0061] A、B、C和D四路输出信号经过前置放大器放大后进入脉冲形状分析系统，前置放大器的选择要保证对信号做有效放大而无失真，不需要进行整形处理，且放大倍数要匹配后
端脉冲分析系统的测试量程，脉冲形状分析系统用于获取经由前置放大器后的四路输出信
号的脉冲形状信息，脉冲形状信息包括脉冲信号形状的面积和下降沿，对脉冲信号形状的
面积根据步骤进行计算得到光产额信息；对脉冲信号形状的下降沿可得到发光衰减时间信
息。
端脉冲分析系统的测试量程，脉冲形状分析系统用于获取经由前置放大器后的四路输出信
号的脉冲形状信息，脉冲形状信息包括脉冲信号形状的面积和下降沿，对脉冲信号形状的
面积根据步骤进行计算得到光产额信息；对脉冲信号形状的下降沿可得到发光衰减时间信
息。
[0062] 可选地，光电探测阵列由多个光电探测器组成阵列或直接用阵列型光电探测器构成，光电探测器的光响应曲线要和被测闪烁体发光光谱曲线匹配，并且具有较好的时间特
性，如光电倍增管等。
性，如光电倍增管等。
[0063] 可选地，光电探测阵列还包括光导，光导的选取主要取决于被测闪烁体阵列与光电探测器之间的有效面积关系、像素大小关系以及他们的相对位置，也可以不加。光电探测
器阵列和光导的作用是最终能使闪烁体阵列中各个闪烁体的坐标能分开。
器阵列和光导的作用是最终能使闪烁体阵列中各个闪烁体的坐标能分开。
[0064] 优选地，测试装置还包括γ放射源，γ放射源主要功能是在闪烁体阵列上产生辐射发光事件，在使用该系统用于测试闪烁体的光产额性能时要选用全能峰峰位易于分析的
核素如137Cs或68Ge。在闪烁体自身有自发放射性(如 LYSO闪烁体有自发放射性)且对光产额
测试不做较高要求时可不用γ放射源。
核素如137Cs或68Ge。在闪烁体自身有自发放射性(如 LYSO闪烁体有自发放射性)且对光产额
测试不做较高要求时可不用γ放射源。
[0065] 实施例3
[0066] 本实施例是在上述总体方案的基础上略有区别如下：
[0067] 被测的闪烁体阵列为15×15的LYSO闪烁体阵列，获取15×15的LYSO闪烁体阵列每个闪烁体的发光衰减时间，因LYSO有自发放射性，故不用外部放射源即不再设置γ放射源。
[0068] 具体地，因LYSO的发光光谱峰值为420nm，故光电探测器阵列选择8×8 的双碱光阴极的方形PMT多通道光电倍增管并配置相应的光导；将电阻网络由图2中所示的4×4路信
号输入适应性扩展为8×8路信号输入，即可完成对 15×15的LYSO闪烁体阵列的测试，并同
实施例1中一样，令N＝9，最后同样将8×8个光电探测器的输出整合为A、B、C和D四路输出，
其中A与C相连， B与D相连，A和C两个输出端之间串联有9个电阻，B和D两个输出端之间串联
有9个电阻，AC与BD之间并联8条线路，每条线路上设置有8个输入端口，共有64路信号输入
端，AC与BD之间并联的每条线路上串联有9个电阻，每路信号输入端设置在AC与BD之间并联
的每条线路上每两个相邻电阻之间，最终将64路信号输入整合为A、B、C和D四路输出。
号输入适应性扩展为8×8路信号输入，即可完成对 15×15的LYSO闪烁体阵列的测试，并同
实施例1中一样，令N＝9，最后同样将8×8个光电探测器的输出整合为A、B、C和D四路输出，
其中A与C相连， B与D相连，A和C两个输出端之间串联有9个电阻，B和D两个输出端之间串联
有9个电阻，AC与BD之间并联8条线路，每条线路上设置有8个输入端口，共有64路信号输入
端，AC与BD之间并联的每条线路上串联有9个电阻，每路信号输入端设置在AC与BD之间并联
的每条线路上每两个相邻电阻之间，最终将64路信号输入整合为A、B、C和D四路输出。
[0069] 光电倍增管输出信号经过电阻网络后输出信号幅度约为-40mV，故使用增益为-10倍的负反馈快速放大器将信号放大至400mV左右。
[0070] 脉冲形状分析系统采用250MHz采样率的4通道高速数据采集卡，数据采集量程设为0-500mV，数据采集宽度为200ns，这样设置能够将整个脉冲形状采集，并且保证在脉冲后
沿有20个以上的采集数据点，一次采集存储空间可采集225000个事件。
沿有20个以上的采集数据点，一次采集存储空间可采集225000个事件。
[0071] 经过步骤S1和步骤S2后，根据步骤S3，对A、B、C和D四路输出的脉冲信号的面积根据式(1)计算得到每个事件的坐标位置，本实施例中多个事件坐标位置分布具体如图3所
示。
示。
[0072] 然后对经过第一次校正后的A，B，C和D四路输出的脉冲加和信号后沿做曲线拟合，得到第二次校正前闪烁体的发光衰减时间分布如下表1所示：
[0073] 表1 15×15阵列闪烁体第二次校正前的发光衰减时间分布表(单位：ns)
[0074] 40.73 42.83 42.32 42.50 41.46 41.86 42.90 38.67 42.24 42.22 38.67 38.69 40.86 41.27 41.4639.59 40.47 42.71 39.62 42.21 39.11 39.49 42.40 39.68 38.82 41.54 38.89 39.63 42.00 38.77
43.61 42.61 42.50 42.36 41.92 41.51 39.43 41.18 38.80 39.29 41.78 41.33 41.14 42.49 41.42
39.06 41.23 41.25 41.44 42.55 43.42 41.14 41.49 40.79 40.85 40.04 41.31 41.78 42.53 41.57
41.59 39.47 38.90 39.36 39.37 39.45 41.19 40.78 39.52 39.15 41.67 39.35 40.93 41.90 41.96
42.22 41.46 41.50 41.19 42.12 39.47 42.10 39.62 38.91 40.60 42.66 40.94 39.99 41.88 39.45
41.59 41.90 41.22 41.16 39.62 41.52 39.41 38.69 38.81 39.33 40.94 41.13 38.81 39.95 41.38
41.51 41.61 41.37 39.29 40.61 41.01 39.04 40.72 41.84 39.33 40.50 38.98 40.77 38.92 42.44
41.29 41.58 41.66 39.09 40.65 40.96 39.68 41.51 39.54 41.63 39.62 39.86 41.38 39.66 42.97
38.68 41.07 41.75 39.42 40.82 41.37 40.54 39.11 41.27 42.64 39.93 41.85 42.87 42.35 39.09
38.76 41.20 40.85 38.74 40.04 41.70 41.02 38.84 40.84 42.11 41.86 39.68 39.41 39.32 42.12
41.00 38.98 38.72 39.11 41.09 41.42 41.41 41.11 38.66 39.12 41.38 41.19 40.79 41.30 41.61
39.15 39.36 41.13 41.40 41.65 41.27 41.42 41.21 38.70 39.11 41.03 38.78 39.05 41.18 42.06
42.72 41.23 41.64 41.62 41.44 39.90 41.02 41.12 39.35 41.97 41.51 39.08 40.83 41.09 41.78
43.75 42.19 41.52 41.27 38.84 41.21 41.47 41.26 39.46 42.83 41.53 41.35 41.13 38.80 38.23 [0075] 根据步骤S5对对表1中的发光衰减时间分布进行第二次校正，得到的刻度曲线的
关系式为下式(2)：
43.61 42.61 42.50 42.36 41.92 41.51 39.43 41.18 38.80 39.29 41.78 41.33 41.14 42.49 41.42
39.06 41.23 41.25 41.44 42.55 43.42 41.14 41.49 40.79 40.85 40.04 41.31 41.78 42.53 41.57
41.59 39.47 38.90 39.36 39.37 39.45 41.19 40.78 39.52 39.15 41.67 39.35 40.93 41.90 41.96
42.22 41.46 41.50 41.19 42.12 39.47 42.10 39.62 38.91 40.60 42.66 40.94 39.99 41.88 39.45
41.59 41.90 41.22 41.16 39.62 41.52 39.41 38.69 38.81 39.33 40.94 41.13 38.81 39.95 41.38
41.51 41.61 41.37 39.29 40.61 41.01 39.04 40.72 41.84 39.33 40.50 38.98 40.77 38.92 42.44
41.29 41.58 41.66 39.09 40.65 40.96 39.68 41.51 39.54 41.63 39.62 39.86 41.38 39.66 42.97
38.68 41.07 41.75 39.42 40.82 41.37 40.54 39.11 41.27 42.64 39.93 41.85 42.87 42.35 39.09
38.76 41.20 40.85 38.74 40.04 41.70 41.02 38.84 40.84 42.11 41.86 39.68 39.41 39.32 42.12
41.00 38.98 38.72 39.11 41.09 41.42 41.41 41.11 38.66 39.12 41.38 41.19 40.79 41.30 41.61
39.15 39.36 41.13 41.40 41.65 41.27 41.42 41.21 38.70 39.11 41.03 38.78 39.05 41.18 42.06
42.72 41.23 41.64 41.62 41.44 39.90 41.02 41.12 39.35 41.97 41.51 39.08 40.83 41.09 41.78
43.75 42.19 41.52 41.27 38.84 41.21 41.47 41.26 39.46 42.83 41.53 41.35 41.13 38.80 38.23 [0075] 根据步骤S5对对表1中的发光衰减时间分布进行第二次校正，得到的刻度曲线的
关系式为下式(2)：
[0076] Y＝1.0592X-7.622 (2)
[0077] 式(2)中：X为15×15阵列闪烁体第二次校正前的发光衰减时间值即表 1中的数值，Y为15×15阵列闪烁体第二次校正后的发光衰减时间值即表2中的数值，举例说明，如X
取表1第一行第一列的数据40.73，则Y＝40.73× 1.0592-7.622，需要注意的是乘法运算需
要保留三位小数，最后结果保留两位小数，即40.73×1.0592＝43.141，43.141-7.622＝
35.52，最终的得到的Y值为对应位置的表2中的数值即表2中第一行第一列数据的数值，表2
中其他数据的数值由此根据式(2)得到。
取表1第一行第一列的数据40.73，则Y＝40.73× 1.0592-7.622，需要注意的是乘法运算需
要保留三位小数，最后结果保留两位小数，即40.73×1.0592＝43.141，43.141-7.622＝
35.52，最终的得到的Y值为对应位置的表2中的数值即表2中第一行第一列数据的数值，表2
中其他数据的数值由此根据式(2)得到。
[0078] 因此，根据第二次校正测量得到的刻度曲线并根据刻度曲线即式(2) 得到被测的LYSO闪烁体阵列第二次校正后每条闪烁体的发光衰减时间分布如下表2所示：
[0079] 表2 15×15阵列闪烁体第二次校正后的发光衰减时间分布(单位：ns)
[0080] 35.52 37.74 37.20 37.39 36.29 36.71 37.81 33.34 37.12 37.10 33.34 33.36 35.66 36.09 36.2934.31 35.24 37.62 34.34 37.09 33.80 34.21 37.28 34.41 33.49 36.37 33.57 34.35 36.86 33.45
38.57 37.51 37.40 37.25 36.77 36.35 34.14 35.99 33.48 34.00 36.63 36.16 35.96 37.38 36.25
33.75 36.05 36.07 36.27 37.45 38.36 35.96 36.33 35.58 35.65 34.79 36.14 36.63 37.42 36.41
36.43 34.18 33.59 34.06 34.08 34.16 36.01 35.57 34.24 33.84 36.51 34.06 35.73 36.76 36.82
37.09 36.29 36.34 36.00 36.99 34.18 36.97 34.34 33.59 35.38 37.56 35.74 34.73 36.74 34.17
36.43 36.76 36.03 35.97 34.34 36.36 34.12 33.36 33.48 34.04 35.74 35.94 33.49 34.70 36.20
36.35 36.46 36.19 34.00 35.40 35.81 33.73 35.51 36.70 34.04 35.28 33.66 35.57 33.60 37.33
36.11 36.41 36.51 33.78 35.44 35.77 34.40 36.35 34.25 36.47 34.34 34.60 36.20 34.38 37.89
33.34 35.88 36.60 34.13 35.61 36.20 35.31 33.80 36.09 37.54 34.68 36.71 37.79 37.23 33.78
33.43 36.02 35.65 33.41 34.79 36.55 35.83 33.51 35.63 36.98 36.72 34.41 34.12 34.02 36.99
35.81 33.67 33.39 33.80 35.90 36.25 36.24 35.92 33.33 33.81 36.21 36.01 35.58 36.13 36.46
33.85 34.06 35.94 36.23 36.49 36.09 36.25 36.03 33.37 33.80 35.84 33.46 33.74 36.00 36.92
37.63 36.05 36.48 36.46 36.27 34.64 35.82 35.93 34.06 36.83 36.35 33.77 35.62 35.90 36.63
38.72 37.07 36.35 36.09 33.51 36.03 36.31 36.08 34.17 37.75 36.37 36.17 35.94 33.48 32.87 [0081] 根据表2中的15×15阵列闪烁体校正后的发光衰减时间分布中进行判断，即如果
有异常偏大或异常偏小的数据，且该异常数据超过规定的合格限值，则该异常数据对应的
闪烁体是异常的或不及格的，如针对表2，规定的合格限值为38ns，表2中第3行第1列的数据
38.57ns，第4行第6列的数值38.36ns以及第15行第1列的数值38.72ns比周围数据明显偏
大，且超过合格限值38ns，则该这三个异常数据38.57ns，38.36ns以及38.72ns对应位置的
闪烁体是异常的或不及格的。
38.57 37.51 37.40 37.25 36.77 36.35 34.14 35.99 33.48 34.00 36.63 36.16 35.96 37.38 36.25
33.75 36.05 36.07 36.27 37.45 38.36 35.96 36.33 35.58 35.65 34.79 36.14 36.63 37.42 36.41
36.43 34.18 33.59 34.06 34.08 34.16 36.01 35.57 34.24 33.84 36.51 34.06 35.73 36.76 36.82
37.09 36.29 36.34 36.00 36.99 34.18 36.97 34.34 33.59 35.38 37.56 35.74 34.73 36.74 34.17
36.43 36.76 36.03 35.97 34.34 36.36 34.12 33.36 33.48 34.04 35.74 35.94 33.49 34.70 36.20
36.35 36.46 36.19 34.00 35.40 35.81 33.73 35.51 36.70 34.04 35.28 33.66 35.57 33.60 37.33
36.11 36.41 36.51 33.78 35.44 35.77 34.40 36.35 34.25 36.47 34.34 34.60 36.20 34.38 37.89
33.34 35.88 36.60 34.13 35.61 36.20 35.31 33.80 36.09 37.54 34.68 36.71 37.79 37.23 33.78
33.43 36.02 35.65 33.41 34.79 36.55 35.83 33.51 35.63 36.98 36.72 34.41 34.12 34.02 36.99
35.81 33.67 33.39 33.80 35.90 36.25 36.24 35.92 33.33 33.81 36.21 36.01 35.58 36.13 36.46
33.85 34.06 35.94 36.23 36.49 36.09 36.25 36.03 33.37 33.80 35.84 33.46 33.74 36.00 36.92
37.63 36.05 36.48 36.46 36.27 34.64 35.82 35.93 34.06 36.83 36.35 33.77 35.62 35.90 36.63
38.72 37.07 36.35 36.09 33.51 36.03 36.31 36.08 34.17 37.75 36.37 36.17 35.94 33.48 32.87 [0081] 根据表2中的15×15阵列闪烁体校正后的发光衰减时间分布中进行判断，即如果
有异常偏大或异常偏小的数据，且该异常数据超过规定的合格限值，则该异常数据对应的
闪烁体是异常的或不及格的，如针对表2，规定的合格限值为38ns，表2中第3行第1列的数据
38.57ns，第4行第6列的数值38.36ns以及第15行第1列的数值38.72ns比周围数据明显偏
大，且超过合格限值38ns，则该这三个异常数据38.57ns，38.36ns以及38.72ns对应位置的
闪烁体是异常的或不及格的。
[0082] 本发明的闪烁体阵列发光衰减时间的测试方法及装置，能够同时测量闪烁体阵列中每个闪烁体的相对光产额及发光衰减时间，提升了测试效率，能够用于闪烁体的批量挑
选。
选。
[0083] 需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但
本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修
饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修
饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。