探測系統(tǒng)及探測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種探測系統(tǒng)及探測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，在醫(yī)學(xué)和工業(yè)及安全核輻射探測及成像領(lǐng)域主要采用基于閃爍體探測器的探測系統(tǒng)進(jìn)行探測，設(shè)計(jì)人經(jīng)研宄發(fā)現(xiàn)，這種探測系統(tǒng)對射線的轉(zhuǎn)換效率低，需要較大的射線劑量，適用范圍有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種探測系統(tǒng)及探測方法，以改善現(xiàn)有技術(shù)中基于閃爍體探測器的探測系統(tǒng)適用范圍有限的問題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下:
[0005]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種探測系統(tǒng)，包括:碲鋅鎘線陣探測器、處理器和多個(gè)讀出電路；所述碲鋅鎘線陣探測器包括碲鋅鎘探測器，所述碲鋅鎘探測器包括多個(gè)像素單元，所述多個(gè)像素單元中，兩兩像素單元電極間存在間隔，每個(gè)所述像素單元分別對應(yīng)一個(gè)所述讀出電路；
[0006]所述碲鋅鎘線陣探測器用于通過所述多個(gè)像素單元探測透過待測物的X射線，將探測得到的所述X射線的能量轉(zhuǎn)換為電信號；每個(gè)所述讀出電路分別用于獲得對應(yīng)像素單元得到的電信號，對幅度符合預(yù)設(shè)閾值的電信號進(jìn)行計(jì)數(shù)讀出，得到計(jì)數(shù)值；所述處理器用于設(shè)定所述預(yù)設(shè)閾值，并對所有所述讀出電路的計(jì)數(shù)值進(jìn)行分析成像。
[0007]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，每個(gè)所述讀出電路均包括模擬電路，所述模擬電路包括前置放大電路、極零相消電路、成型放大電路和基線恢復(fù)電路；
[0008]所述前置放大電路與所述碲鋅鎘探測器耦合，用于將獲得的所述碲鋅鎘線陣探測器得到的射線能量轉(zhuǎn)化為指數(shù)衰減信號；所述極零相消電路與所述前置放大電路耦合，用于消除所述指數(shù)衰減信號的上沖或下沖；所述成型放大電路與所述極零相消電路耦合，用于將消除上沖或下沖后的所述指數(shù)衰減信號轉(zhuǎn)化為高斯波形，對所述高斯波形進(jìn)行信號幅度放大；所述基線恢復(fù)電路與所述成型放大電路耦合，用于對進(jìn)行信號幅度放大后的所述尚斯波形進(jìn)彳丁基線恢復(fù)。
[0009]結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，每個(gè)所述讀出電路均還包括數(shù)字電路，所述數(shù)字電路包括甄別器、邏輯窗、計(jì)數(shù)器和緩存器；
[0010]所述甄別器通過比較器與所述基線恢復(fù)電路耦合，用于得到符合所述預(yù)設(shè)閾值的電信號；所述邏輯窗與所述甄別器耦合，用于輸出高低電平或數(shù)字信號；所述計(jì)數(shù)器與所述邏輯窗耦合，用于在所述邏輯窗輸出符合所述預(yù)設(shè)閾值的電信號時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)；所述緩存器與所述計(jì)數(shù)器耦合，用于存儲所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。
[0011]結(jié)合第一方面，或第一方面的第一種?第二種任意一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述處理器包括可編程邏輯控制器和上位機(jī)，所有所述讀出電路均與所述可編程邏輯控制器耦合，所述可編程邏輯控制器與所述上位機(jī)耦合；
[0012]所述處理器用于設(shè)定所述預(yù)設(shè)閾值，對所有所述讀出電路的計(jì)數(shù)值進(jìn)行分析成像，包括:
[0013]所述可編程邏輯控制器用于對所有所述讀出電路的所述預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行配置，讀取所有所述讀出電路獲得的計(jì)數(shù)值，將讀取的所有所述計(jì)數(shù)值傳遞至所述上位機(jī)；所述上位機(jī)用于對獲得的所有所述計(jì)數(shù)值進(jìn)行分析成像，控制所述可編程邏輯控制器對各所述讀出電路進(jìn)行配置。
[0014]結(jié)合第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述上位機(jī)用于通過讀出控制信號控制所述可編程邏輯控制器對各所述讀出電路進(jìn)行配置，所述讀出電路中包括多個(gè)所述緩存器；
[0015]所述讀出控制信號包括nCNTRST、RDCLK, DUP和DSEL ；DSEL為緩存器數(shù)據(jù)輸入選擇控制信號，當(dāng)DSEL為低電平時(shí)輸入為上一個(gè)緩存器，所述讀出電路中的多個(gè)所述緩存器組成移位寄存器，通過RDCLK的上升沿依次移位讀出，完成所述多個(gè)讀出電路的級聯(lián)；DSEL為高電平時(shí)輸入為對應(yīng)的計(jì)數(shù)器，通過DUP的上升沿將計(jì)數(shù)器的值鎖存到緩存器中，計(jì)數(shù)器值讀出后通過nCNTRST清零，低電平有效；
[0016]所述計(jì)數(shù)器在DSEL為高或nCNTRST為低時(shí)不工作，其余時(shí)間均進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0017]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種探測方法，應(yīng)用于探測系統(tǒng)，所述探測系統(tǒng)包括碲鋅鎘線陣探測器、處理器和多個(gè)讀出電路，所述碲鋅鎘線陣探測器包括碲鋅鎘探測器，所述碲鋅鎘探測器包括多個(gè)像素單元，所述多個(gè)像素單元中，兩兩像素單元電極間存在間隔，每個(gè)所述像素單元分別對應(yīng)一個(gè)所述讀出電路，所述方法包括:
[0018]每個(gè)所述像素單元探測透過待測物的X射線，將探測到的所述X射線的能量轉(zhuǎn)換為電信號；
[0019]所述讀出電路獲得對應(yīng)的所述像素單元得到的電信號，對幅度符合預(yù)設(shè)閾值的電信號進(jìn)行計(jì)數(shù)讀出，得到計(jì)數(shù)值；
[0020]所述處理器預(yù)先設(shè)定所述預(yù)設(shè)閾值，對所有所述讀出電路的計(jì)數(shù)值進(jìn)行分析成像。
[0021]結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述讀出電路獲得對應(yīng)的所述像素單元得到的電信號，包括:
[0022]獲得對應(yīng)的所述像素單元得到的電信號；
[0023]將獲得的所述射線能量轉(zhuǎn)化為指數(shù)衰減信號；
[0024]消除所述指數(shù)衰減信號的上沖或下沖；
[0025]將消除上沖或下沖后的所述指數(shù)衰減信號轉(zhuǎn)化為高斯波形，對所述高斯波形進(jìn)行信號幅度放大；
[0026]對進(jìn)行信號幅度放大后的所述高斯波形進(jìn)行基線恢復(fù)。
[0027]結(jié)合第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述根據(jù)預(yù)設(shè)閾值，對幅度符合所述預(yù)設(shè)閾值的電信號進(jìn)行計(jì)數(shù)讀出，得到計(jì)數(shù)值，包括:
[0028]從進(jìn)行基線恢復(fù)后的信號中得到符合所述預(yù)設(shè)閾值的電信號；
[0029]輸出符合所述預(yù)設(shè)閾值的電信號；
[0030]在輸出符合所述預(yù)設(shè)閾值的電信號時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到計(jì)數(shù)值；
[0031]存儲所述計(jì)數(shù)值。
[0032]結(jié)合第二方面，或第二方面的第一種?第二種任意一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述處理器包括可編程邏輯控制器和上位機(jī)，所述處理器預(yù)先設(shè)定所述預(yù)設(shè)閾值，對所有所述讀出電路的計(jì)數(shù)值進(jìn)行處理，包括:
[0033]所述可編程邏輯控制器對所有所述讀出電路進(jìn)行配置，讀取所有所述讀出電路存儲的所述計(jì)數(shù)值，將讀取的所有所述計(jì)數(shù)值傳遞至所述上位機(jī)；
[0034]所述上位機(jī)對獲得的所有所述計(jì)數(shù)值進(jìn)行分析成像，控制所述可編程邏輯控制器對各所述讀出電路進(jìn)行配置。
[0035]結(jié)合第二方面的第三種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述碲鋅鎘線陣探測器還包括接插件和封裝基板，所述接插件焊接在所述封裝基板一側(cè)、所述碲鋅鎘探測器倒裝在所述封裝基板另一側(cè)，所述接插件和所述碲鋅鎘探測器均安裝在所述封裝基板上；
[0036]所述接插件與所述碲鋅鎘探測器互相平行；或
[0037]所述接插件與所述碲鋅鎘探測器互相垂直。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例中，擯棄了現(xiàn)有技術(shù)中采用閃爍體探測器進(jìn)行探測的方案，經(jīng)多方驗(yàn)證，巧妙地選用了 CZT線陣探測器，使得X射線能量可以直接轉(zhuǎn)換，顯著降低了對射線劑量的需求；巧妙地采用了計(jì)數(shù)型技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)靈活計(jì)數(shù)，從而可以將計(jì)數(shù)值進(jìn)行合成得到更清晰的圖像，設(shè)計(jì)十分巧妙，符合實(shí)際需求。
[0039]進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例中，讀出電路包括模擬電路和數(shù)字電路，對模擬電路、數(shù)據(jù)電路的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了巧妙設(shè)計(jì)，各器件電路相互配合進(jìn)行計(jì)數(shù)，有效確保了計(jì)數(shù)的可靠性。
[0040]本發(fā)明實(shí)施例中的探測系統(tǒng)和探測方法設(shè)計(jì)巧妙、實(shí)施方便、能顯著提高探測系統(tǒng)對射線的轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而提高探測系統(tǒng)的適用范圍，符合實(shí)際需求，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。
[0041]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例而了解。本發(fā)明實(shí)施例的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0042]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，