專利名稱：測量電離輻射的檢測器的制作方法
測量電離輻射的檢測器本發(fā)明涉及一種用于測量電離輻射、優(yōu)選為Y輻射和x射線的檢 測器，該檢測器包括閃爍器和光檢測器以及電子系統(tǒng)，該閃爍器在輻 射被部分吸收時發(fā)射光，該光檢測器優(yōu)選為光學耦合有光電倍增器的 光電陰極，該光檢測器由優(yōu)選為發(fā)光二極管(LED)的預定光源來穩(wěn)定， 其中光源的光脈沖的長度和/或形狀不同于由閃爍器發(fā)射的光脈沖在 吸收輻射之后的長度和/或形狀，該電子系統(tǒng)使整個檢測器穩(wěn)定。為了增加輻射檢測器的測量精度，必需在測量完成之后對所測量 的數(shù)據(jù)進行校正或者使檢測器在實際測量期間穩(wěn)定。尤其是在手持放 射性同位素識別設備(RID)和放射性物質(zhì)門式監(jiān)測器(RPM)中，這 些設備出于國土安全目的而被應用，有利的是使檢測器在測量期間穩(wěn) 定，因為這允許沒有受過核物理教育的人員快速且精確地評估數(shù)據(jù)。 RID例如主要被警察或者海關使用，在那里沒有用于在完成測量之后校 正數(shù)據(jù)的設備可用，也沒有受過必要教育的人員。此外并且可能最重 要的是，那些環(huán)境中的測量必須提供快速且精確的結(jié)果。用于國土安全的RID主要基于具有閃爍檢測器的Y譜儀。這種系 統(tǒng)必須容忍寬范圍的操作條件，特別是容忍寬范圍的環(huán)境溫度、檢測 器計數(shù)率和輻射場的Y能量。如果環(huán)境條件出現(xiàn)強烈且迅速的變化， 則有效的檢測器穩(wěn)定性因此對維持能量刻度和能量分辨率是必要的。在現(xiàn)有技術中，公知的是通過將LED的光引向光檢測器并且使所 得到的信號與由核輻射所感應的信號分離來使光檢測器穩(wěn)定。于是， 光檢測器中的、光感應脈沖(light induced pulse)的漂移是要被校 正的光檢測器的溫度漂移的量度。也公知的是通過分析閃爍輸出信號 的脈沖形狀而使閃爍器穩(wěn)定。利用現(xiàn)有技術中公知的技術，可能使輻射檢測器(即RID)在環(huán)境 條件如上所述變化時穩(wěn)定到大于2%的漂移。本發(fā)明的目的是改進那些系統(tǒng)，使得閃爍檢測器的穩(wěn)定性超過2 % (優(yōu)選地超過1%)。本發(fā)明的另一目的是提供一種檢測器，優(yōu)選為 手持型檢測器，其中可能在實際測量期間進行穩(wěn)定化。本發(fā)明的目的 還是提供一種檢測器，其中穩(wěn)定性參數(shù)可以依照實際環(huán)境條件來設置。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于測量電離輻射(優(yōu)選為Y輻射和x 射線)的檢測器，該檢測器包括閃爍器，該閃爍器在輻射被至少部 分吸收時發(fā)射光；和光檢測器、優(yōu)選為光學耦合有光電倍增器的光電 陰極，該光檢測器通過使用優(yōu)選為發(fā)光二極管(LED)的預定光源被穩(wěn) 定，其中光源的光脈沖的長度和/或形狀不同于由閃爍器發(fā)射的光脈沖 在吸收輻射之后的長度和/或形狀；以及電子系統(tǒng)，該電子系統(tǒng)使整個 檢測器穩(wěn)定。這種檢測器使用以下方法步驟來被穩(wěn)定數(shù)字化檢測器 輸出信號，針對每個單個信號提取能量(也就是脈沖高度)和脈沖寬 度，基于其脈沖寬度使光源感應脈沖與所有其他脈沖分離，累積光源 感應信號，通過校正光檢測器的增益漂移來使光檢測器穩(wěn)定，使用所 累積的光源感應脈沖的漂移，基于其脈沖寬度使輻射感應脈沖與所有 其他脈沖分離，通過應用從光源感應脈沖獲得的、光檢測器的穩(wěn)定性 使輻射感應脈沖穩(wěn)定，累積輻射感應信號，獲得檢測器在測量時的溫 度，使用所累積的輻射感應脈沖的脈沖寬度，以及通過附加地校正具 有檢測器溫度漂移的檢測器的測量到的光輸出(也就是輸出信號的脈 沖高度)來使檢測器穩(wěn)定，其取決于所累積的Y脈沖的平均脈沖寬度。在優(yōu)選的實施例中，光源感應脈沖被累積預定的時間周期，該時 間周期優(yōu)選地在ls到60s之間、尤其優(yōu)選為在2s到10s之間并且甚 至更優(yōu)選為大約5s。在確定穩(wěn)定性參數(shù)之后，所累積的脈沖被用于確 定光檢測器的針對至少一個預定的時間周期的穩(wěn)定性參數(shù)。同時，光 源感應脈沖被累積預定的時間周期。證明為特別有利的是，光檢測器 的穩(wěn)定性參數(shù)的確定與新光源感應脈沖的累積至少部分并行地被處 理，并且甚至更為有利的是，所述并行處理利用附加的處理裝置(優(yōu) 選為協(xié)處理器)來完成，從而考慮到并行濾波、處理和累積，而不消 耗大量額外的時間。在另一優(yōu)選實施例中，輻射感應脈沖被累積預定的時間周期，該 時間周期優(yōu)選在ls到60s之間、尤其是優(yōu)選在2s到10s之間并且甚 至更優(yōu)選為大約5s。在確定穩(wěn)定性參數(shù)之后，那些被累積的脈沖被用 于確定閃爍器的針對至少一個預定的時間周期的穩(wěn)定性參數(shù)。新輻射 感應脈沖也被累積預定的時間周期。閃爍器的穩(wěn)定性參數(shù)的所述確定 優(yōu)選地與新輻射感應脈沖的累積至少部分并行地被處理，然而甚至更 為優(yōu)選的是，利用附加的處理裝置(優(yōu)選為協(xié)處理器)來完成，從而考慮到并行濾波、處理和累積，而不消耗大量額外的時間。另一實施例是本發(fā)明的部分，其中輻射感應脈沖的所設置的脈沖 寬度范圍(用于使要被測量的輻射感應脈沖與其他脈沖分離)基于檢 測器中的測量到的參數(shù)而在測量期間被動態(tài)設置。所設置的脈沖寬度范圍優(yōu)選地根據(jù)以下參數(shù)中的至少一個而動態(tài)地被確定計數(shù)率、檢 測器的溫度、堆積(pile up)信號的能譜、堆積信號的計數(shù)率、噪聲 信號的能譜或者噪聲信號的計數(shù)率。由于其他實施例，觸發(fā)電平基于一個或者多個測量到的參數(shù)在測 量期間動態(tài)地被設置，低于該觸發(fā)電平，測量到的脈沖被刪除，測量 到的參數(shù)為計數(shù)率、堆積信號的能譜、堆積信號的計數(shù)率、噪聲信號 的能譜或者噪聲信號的計數(shù)率。有利的是，根據(jù)本發(fā)明的檢測器規(guī)定，在測量期間基于測量到的 參數(shù)(優(yōu)選地基于測量到的LED溫度)來動態(tài)地設置用于校正光檢測 器的增益漂移的、光源感應脈沖的所設置的脈沖寬度范圍。當檢測器的光源被安裝在檢測器之內(nèi)的位置使得由閃爍器發(fā)射的 光和由光源發(fā)射的光耦合到在大體上不同位置處的光檢測器時，實現(xiàn) 另一優(yōu)點。優(yōu)選地，該位置允許由光源發(fā)射的光至少部分地穿過光電 倍增器的內(nèi)部(包括經(jīng)過光電倍增器的玻璃壁)而行進到光電陰極。 當光源被安裝在檢測器的后部時，可以實現(xiàn)特定的優(yōu)點，從而考慮到 更好地維護光源。本發(fā)明的特定實施例基于以下附圖來說明。圖l示出了 RID的整個草圖，RID包括閃爍器晶體、光電倍增管和LED。圖2a和b示出了針對LED觸發(fā)的和輻射觸發(fā)的脈沖的典型輸出信號，圖3示出了 Nal (Tl)閃爍晶體的典型屬性，圖4a和b示出了信號形狀對數(shù)字濾波過的輸出信號的影響，圖5示出了測量到的脈沖寬度譜，圖6示出了具有參數(shù)脈沖寬度和能量的二維譜，圖7示出了當施加80K的AT時的穩(wěn)定性。在

圖1中，可看到(沒有電子裝置的)RID的主要元件，也就是 Nal ( Tl)閃爍晶體100、光電倍增器150以及其中安裝有LED 180的插座170，該光電倍增器150附著有用作光檢測器的光電陰極160。y輻射110進入閃爍晶體100并且在該閃爍晶體之內(nèi)被吸收。在 發(fā)射光130的情況下，從核輻射吸收之后的受激狀態(tài)120衰減。然后， 光130被指向光電陰極160，該光電陰極由于光吸收而正發(fā)射電子。得 到的電信號在光電倍增器150之內(nèi)被放大并且接著被轉(zhuǎn)發(fā)到檢測器電 子裝置。同時，LED 180被安裝在光電倍增器150的插座170中。LED發(fā)射 光190，該光190通過光電倍增器150，最后被光電陰極160吸收。將LED安裝在光電倍增器的插座中(即同時安裝在整個檢測器的 插座中)具有以下大的優(yōu)點，即LED的光被指向光電陰極160，而不必 通過閃爍器IOO。因此，避免了由于通常將LED180的光耦合到閃爍器 100而出現(xiàn)的問題。同時，將LED安裝在檢測器的插座中考慮到了對 LED的非常簡單的維護，因為LED180可以與插座170—起被分離。因 此，LED可以被改變，而不必打開整個檢測器，僅必須去除插座。在圖2a和2b中示出電子光電倍增器輸出信號(電流信號)。圖 2a示出了在由光電陰極160吸收從LED 180發(fā)出的光190之后的LED 感應輸出信號210。因為LED180優(yōu)選地工作在脈沖模式下，所以信號 非常有規(guī)則并且具有大體上為矩形的形狀。LED信號210的矩形形狀是 根據(jù)以下事實得出的，即可以非?？焖俚亟油ê完P斷LED。圖2b示出了在閃爍器IOO之內(nèi)吸收y信號IIO之后的信號。那些 信號以統(tǒng)計學方式出現(xiàn)，即基本上不規(guī)則地出現(xiàn)。另外，信號高度變 化，并且最后信號230顯示出指數(shù)式衰減，而不是線性衰減。該指數(shù) 式衰減是從閃爍晶體IOO之內(nèi)的受激狀態(tài)的指數(shù)式衰減得出的。為了穩(wěn)定根據(jù)本發(fā)明的檢測器，y感應信號和LED感應信號必須 相互分離。另外，由閃爍晶體的溫度變化引起的溫度效應必須被排除。為了這樣做，測量到的信號在第一步被數(shù)字化。這種數(shù)字化不僅 允許評估脈沖高度，該脈沖高度是所吸收的輻射的能量的量度，而且 允許評估測量到的信號的寬度和其他脈沖形狀參數(shù)。因此，當與利用 標準模擬電子裝置評估相比時，數(shù)字信號分析具有顯著的優(yōu)點。圖3示出了作為Nal (Tl)閃爍晶體的溫度的函數(shù)的Nal ( Tl)閃 爍晶體的測量到的光輸出LO (T)和測量到的閃爍器衰減時間t (T)。線310示意性示出了作為閃爍器的溫度T的函數(shù)的閃爍器的測量到的相對光輸出LO(T)?？煽吹?，光輸出在-30匸到+ 30t:之間增加， 然而，當溫度進一步增加時，光輸出再次降低。圖3左側(cè)的刻度示出 了百分比的相對光輸出?？梢钥吹?，測量到的相對光輸出LO (T)的變 化總計為大約15%。這樣的變化對于標準RID是不可容忍的。線350示意性示出了作為溫度T的函數(shù)的測量到的閃爍器衰減時 間T (T)，該衰減時間以納秒(ns )為單位。以ns為單位的、閃爍 器衰減時間的刻度可以在圖3的右側(cè)看到。根據(jù)該測量，由此得出， 閃爍器衰減時間T (T)隨著溫度T的增加而下降，從而覆蓋了相關的 溫度范圍內(nèi)的大約650ns到150ns的寬范圍。本發(fā)明的檢測器利用閃爍器衰減時間的這種變化，因為T (T)在 感興趣的溫度范圍內(nèi)是單調(diào)函數(shù)，因此提供了溫度與衰減時間之間的 可復制的函數(shù)關系。圖4a和4b示出了對各種輸入信號的影響。圖4a在左側(cè)示出了輻射感應信號410，該輻射感應信號410具有 典型的陡的上升沿，緊接是指數(shù)式衰減邊沿。虛線420示出了另一Y 感應信號，然而第二信號420具有較長的衰減時間，這意味著閃爍晶 體的溫度在測量時更低。在施加濾波器450之后，輸出信號415和425是結(jié)果。可看到， 與初始信號410相比，具有較長的衰減時間的初始信號420導致更高 的脈沖寬度。必須提及的是，在此所討論的實施例之內(nèi)，實際脈沖寬度被測量 并且被視為參數(shù)。然而，其他脈沖形狀參數(shù)(例如信號的上升時間) 可以替換地被使用或者甚至組合地使用。因此，必須理解的是，在本 發(fā)明的框架內(nèi)，脈沖寬度代表任意脈沖形狀參數(shù)，這受到閃爍器溫度 的影響。必須提及的是，對本發(fā)明而言，即使光電倍增器輸出信號首先被 數(shù)字化使得濾波器450是數(shù)字濾波器也不要緊，或者即使光電倍增器 輸出信號通過模擬濾波器450被發(fā)送也不要緊，這些輸出信號都只在 通過這樣的濾波器之后被數(shù)字采樣。圖4a和4b中示意性示出的效應 是相同的。圖4b示出了 LED感應信號470的相同情況。與Y信號相比，所示 的LED信號470相當寬，從而導致在施加濾波器450之后的非常寬的單調(diào)輸出信號475。因為數(shù)字信號處理允許分析脈沖高度和脈沖形狀，所以可能首先 將LED感應脈沖475與輻射感應脈沖415和425分離。為了這樣做，LED信號470的脈沖寬度和脈沖高度必須通過LED脈 沖發(fā)生器的設置來定義，使得所得到的被濾波的信號475的脈沖寬度 在脈沖寬度譜中在輻射感應信號415和425的范圍之外。LED感應信號 與輻射感應信號的分離于是僅僅基于脈沖寬度分析，即通過在所得到 的譜中的LED的脈沖寬度上設置窗口 。同時，剩余的信號的脈沖寬度允許確定閃爍晶體的溫度。 一旦閃 爍晶體的溫度或者至少溫度相關的參數(shù)是已知的，就可以通過針對閃 爍溫度感應效應進行校正來使檢測器穩(wěn)定。圖5示出了兩個測量到的脈沖寬度譜500和505。相對測量到的信 號脈沖寬度示出了計數(shù)率。這兩個譜示出了針對高計數(shù)率的結(jié)果(譜 500 )和針對更低的計數(shù)率的結(jié)果(語505 )。輻射感應脈沖510可以清楚地與光感應脈沖550區(qū)分。因此，提 取位于窗口 530之內(nèi)的脈沖導致提取輻射感應脈沖，然而，對另一窗 口 560的限制導致提取LED感應脈沖。在圖6中，可看到二維譜。更確切地說，測量到的信號的振幅a 表示x軸，該信號的脈沖寬度w沿著y軸來呈現(xiàn)。z軸由點在譜內(nèi)的濃 度表示，由此每個點代表測量值和灰度級，其中許多點是重疊的。譜中心的深黑色線610代表輻射感應脈沖。LED感應脈沖630清楚 地與該輻射感應脈沖分離，從而或多或少地形成了鐠內(nèi)的斑點。因為LED感應脈沖的振幅a是所使用的光強度的函數(shù)，而LED感 應脈沖的寬度w是LED脈沖的脈沖長度的函數(shù)，所以變得清楚的是， LED斑點630在該谞中的位置可以幾乎自由地選擇。因此，可能出于其特定目的(高或者低的輻射、具有高或低的能量的輻射、高或低的計 數(shù)率)而通過修改LED脈沖參數(shù)來調(diào)整每個單個檢測器的LED穩(wěn)定性。 因此，可以實現(xiàn)的是，LED信號在大多數(shù)測量到的信號的譜之外，使得 具有LED脈沖的光檢測器的穩(wěn)定性根本未受測量脈沖干擾。輻射感應脈沖610之上的區(qū)域650表示具有較大脈沖寬度的脈沖。 那些脈沖主要是堆積效應的結(jié)果。當?shù)诙椛涓袘}沖在第一輻射感 應脈沖已經(jīng)完全衰減之前開始時，出現(xiàn)堆積。堆積效應是高輻射場中的嚴重問題。在中心Y線610下，其他區(qū)域可見，該其他區(qū)域由噪聲脈沖640 組成。根據(jù)該圖6可看到，所描述的檢測器之內(nèi)的信號處理不僅考慮到 檢測器的穩(wěn)定性，因此消除了溫度效應，而且考慮到堆積和噪聲效應 的非常有效的抑制。下面描述了檢測器的實際穩(wěn)定性。首先，輻射感應脈沖被測量， 從而導致如上所述地被濾波的輸出信號。同時，脈動的LED被使用使 得光感應信號的脈沖寬度(通過光檢測器來測量)充分不同于輻射感 應信號的脈沖寬度。另外，有利的是，LED感應信號的"能量"(即它 們的脈沖高度)具有與堆積和噪聲信號的"能量"(脈沖高度)充分 的區(qū)別，在圖6的二維譜中被示出。僅僅脈沖高度在預定的觸發(fā)閾值之上的信號被處理。該閾值被設 置，以便抑制非常小的信號，其通常僅僅由噪聲引起。該觸發(fā)閾值限 定了要利用檢測器測量的最低能量。在通過觸發(fā)閾值之后，信號進一步通過(數(shù)字地)確定其脈沖寬 度及其振幅來評估。同時，脈沖寬度譜P通過每個脈沖遞增。然而，該信號被分類。如果要被評估的信號的脈沖寬度在針對輻 射感應脈沖所設置的窗口之內(nèi)，則該信號被假設源于光發(fā)射，從而在 被吸收的輻射脈沖之后。如果脈沖寬度和最后該信號的振幅都落入針 對LED脈沖所設置的窗口中，則該信號被分類為LED感應信號。最后， 如果要被評估的信號在輻射感應窗口和LED感應窗口之外，則該信號 被分類為無價值的東西并且被刪除?？蛇x地，噪聲和/或堆積事件可通過分離的窗口來分類，并且被用 于動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，這些系統(tǒng)參數(shù)像觸發(fā)閾值或者用于標識伽馬事 件的脈沖寬度窗口的寬度。另外，為了提取輻射感應脈沖而設置的窗口寬度也可以動態(tài)地被 設置，例如根據(jù)測量到的計數(shù)率來設置。當利用檢測器看到高計數(shù)率 時，寬度可以變窄，因為仍然可得到足夠的用于快速評估的脈沖。這 種變窄允許附加改進測量到的信號并且尤其是提高堆積抑制，因此允 許將檢測器用在高輻射場中，在該高輻射場中必須處理更高的計數(shù)率。因此，至少能譜和LED譜(可選地也為噪聲和/或堆積譜)通過相應的信號遞增，然而其他信號在下一個信號被評估之前再次被刪除。由所有脈沖相加而得到的脈沖寬度譜和由LED感應脈沖相加而得 到的LED譜(可選地由噪聲或者堆積脈沖得到的鐠)在預定的時間上被 合計。依照要進行的特定測量，可以設置預定時間?？焖贉囟茸兓?求相當短的時間，然而非常恒定的環(huán)境考慮到更長的時間周期。同時， 高計數(shù)率考慮到短的時間間隔，非常低的計數(shù)率需要更多時間。試驗已表明， 一秒到一分鐘之間的預定時間對于大多數(shù)目的是足夠的，5秒 的預定時間導致足夠的統(tǒng)計量與高精度之間的最好的折衷。甚至可能 考慮到手動或者自動修改該預定時間。例如，該時間可以基于精確測 量到的計數(shù)率來設置。在經(jīng)過預定時間周期之后，針對LED和輻射感應脈沖的所累積的 譜(可選地由噪聲或者堆積脈沖得到的譜)被評估。LED峰值在LED譜中的位置被設置成與該特定檢測器的預定峰值 位置的關系。在LED峰值的測量到的位置與預定峰值位置之間比較的 結(jié)果是LED穩(wěn)定系數(shù)，從而考慮到光檢測器的穩(wěn)定性。同時，輻射感應脈沖在脈沖寬度譜中的峰值位置被評估。該位置 是檢測器溫度的量度。存儲在檢測器內(nèi)的預定穩(wěn)定函數(shù)(例如將所述峰 值位置作為參數(shù)的多項式或者查找表)考慮到檢測器相對于閃爍晶體 的溫度和其他溫度效應而穩(wěn)定。LED校準因數(shù)以及溫度校準因數(shù)被用于測量到的輻射感應信號的 振幅，使得測量到的能譜因此被穩(wěn)定。為了進一步增加長期穩(wěn)定性，可 能利用附加的長期穩(wěn)定系數(shù)來使能譜穩(wěn)定。該長期穩(wěn)定系數(shù)可以補償 LED或者電子裝置的老化過程或者在檢測器中可看到的其他長期影響。當信號被數(shù)字化時，可能與測量下一時間周期的信號并行地確定 針對消逝的時間周期的穩(wěn)定系數(shù)。新的穩(wěn)定系數(shù)組一被建立，老的穩(wěn) 定系數(shù)就被新的穩(wěn)定系數(shù)代替。因此，使用非常短的時間間隔來確定 穩(wěn)定系數(shù)，可能動態(tài)地使整個檢測器穩(wěn)定'即使出現(xiàn)快速和顯著的溫 度變化，這也導致非常高的穩(wěn)定性精度，這可以從圖7中看到。在圖7的上半部，示出了測量到的、662keV校準脈沖的峰值位置 700。在測量期間，溫度T在寬范圍(即在-20n到+ 60匸之間)被修 改。溫度修改在該圖的下半部中被示為消逝的時間的函數(shù)750。 Y峰值 的位置以相對(通道)值給出，該值的數(shù)值范圍可以在譜的左側(cè)看到。在該譜的右側(cè)，以"C為單位的溫度被示出，其涉及該譜的下半部中的溫度數(shù)值范圍。測量的結(jié)果顯示出，甚至當出現(xiàn)更快的溫度變化時，檢測器的穩(wěn) 定性也考慮到大約1%的精度。大約1%的檢測器的穩(wěn)定性精度比現(xiàn)有 技術中公知的任何檢測器的穩(wěn)定性好兩倍。因為本發(fā)明的檢測器基于完全分離的LED譜考慮到光電倍增器的 穩(wěn)定性，所以所得到的Y譜完全沒有任何校準/穩(wěn)定脈沖。與標準檢測 器相比，這考慮到更高的靈敏度，這些標準檢測器必須利用(弱的) Y輻射源來穩(wěn)定，其必然是要被評估的譜的部分。不同于可從現(xiàn)有技 術中得到的標準RID檢測器，同時不必使用放射性校準源。根據(jù)本發(fā)明的檢測器(尤其是上述檢測器)的附加優(yōu)點是即使在 高計數(shù)率時也有極好的堆積抑制，同時對于噪聲有極度精確的抑制。 那些抑制允許使用較低的能量閾值，即使用15keV而不是現(xiàn)有技術檢 測器中的25keV。因為該檢測器允許非常有效的堆積抑制，所以檢測器容忍極高的 計數(shù)率，同時提供了極好的能量分辨率。這不僅是快速數(shù)字信號處理 的結(jié)果，而且是改進的堆積抑制的結(jié)果，并且排除了由于計數(shù)率變化 引起的振幅變化產(chǎn)生的影響。適當處理高計數(shù)率的能力還允許核素識別的高輻射場中的非常短 的測量周期，因此減小了操作員的輻射暴露。由于極好的穩(wěn)定性，改 進的處理高計數(shù)率的能力和同時較低的閾值(非常弱和非常強烈的輻 射源)可以用相同的檢測器來識別。當對LED參考信號進行計數(shù)時，從脈沖調(diào)制信息中知道LED參考 信號的數(shù)目，甚至可能達到非常精密和精確的死時間校正信息，該死 時間校正信息可被用于所有輻射場中的定量分析。因為檢測器的穩(wěn)定性僅僅需要無論如何要被測量的輻射信號和來 自LED的信號，所以不必使用放射性(內(nèi)部或者外部)源，以便在開 始時校準檢測器。這允許非常快地開始測量，因為初始校準的時間被 節(jié)約。當僅利用LED和放射性感應信號的內(nèi)部穩(wěn)定性可以在非常強的 輻射場中運行時，檢測器的這種非?？焖俚钠饎訒浅Ｖ匾?，尤其是 在緊急情況下會非常重要。同時，與這種RID相結(jié)合的管理問題是非常有限的，因為沒有實現(xiàn)放射性校準源。因此，不必獲得用于運輸檢測器的特別許可。另外， 放射性材料的生產(chǎn)和去除可以被避免，因為對于該檢測器的穩(wěn)定性不 需要放射性源。這對于該環(huán)境也有積極的效果。因為所述檢測器的非常好的靈敏度允許找到和識別非常弱的輻射 源(也就是環(huán)境放射性)，并且同時因為可非常節(jié)省且簡單地被非專 業(yè)人員使用的設備也可以以非常穩(wěn)健的方式來制造，所以這允許用于 野外環(huán)境的移動測量，因此避免了在拾取探針之后進行復雜的實驗分 析。例如也允許沒有復雜且耗時的實驗分析的食物評估。最后，新的 檢測器可以非常容易地用在學校和大學中，因為涉及放射性校準源的 問題被避免。
權利要求
1.一種用于測量電離輻射、優(yōu)選地γ輻射和x射線的檢測器，該檢測器包括閃爍器和光檢測器以及電子系統(tǒng)，該閃爍器在輻射被至少部分吸收時發(fā)射光，該光檢測器優(yōu)選為光學耦合有光電倍增器的光電陰極，該光檢測器通過使用優(yōu)選為發(fā)光二極管(LED)的預定光源來穩(wěn)定，其中光源的光脈沖的長度和/或形狀不同于由閃爍器發(fā)射的光脈沖在吸收輻射之后的長度和/或形狀，該電子系統(tǒng)使整個檢測器穩(wěn)定，其中整個檢測器的穩(wěn)定利用以下方法步驟·數(shù)字化檢測器輸出信號，·針對每個單個信號提取能量和脈沖寬度，能量也就是脈沖高度，·基于脈沖寬度，使光源感應脈沖與所有其他脈沖分離，·累積光源感應信號，·利用所累積的光源感應脈沖的漂移，通過校正光檢測器的增益漂移而使光檢測器穩(wěn)定，·基于脈沖寬度，使輻射感應脈沖與所有其他脈沖分離，·通過應用從光源感應脈沖獲得的、光檢測器的穩(wěn)定性，使輻射感應脈沖穩(wěn)定，·累積輻射感應信號，·利用所累積的輻射感應脈沖的脈沖寬度在測量時獲得檢測器的溫度，·通過附加地校正具有檢測器溫度漂移的檢測器的測量到的光輸出來使檢測器穩(wěn)定，所述光輸出是輸出信號的脈沖高度，其取決于所累積的γ脈沖的平均脈沖寬度。
2. 根據(jù)權利要求1所述的檢測器，其中，光源感應脈沖被累積預 定時間周期，該預定時間周期優(yōu)選為在ls到60s之間、尤其優(yōu)選為在 2s到10s之間并且甚至更優(yōu)選為大約5s，以及其中，在確定穩(wěn)定性參 數(shù)之后，所累積的脈沖被用于確定光檢測器的針對至少 一 個預定時間 周期的穩(wěn)定性參數(shù)，并且其中新光源感應脈沖被累積預定時間周期。
3. 根據(jù)權利要求2所述的檢測器，其中，與累積新光源感應脈沖 至少部分并行地處理光檢測器的穩(wěn)定性參數(shù)的確定。
4. 根據(jù)權利要求3所述的檢測器，具有附加處理裝置、優(yōu)選為協(xié) 處理器，從而考慮到并行濾波、處理和累積，而不消耗大量額外的時間。
5. 根據(jù)權利要求1所述的檢測器，其中，輻射感應脈沖被累積預 定時間周期，該預定時間周期優(yōu)選為在ls到60s之間、尤其優(yōu)選為在 2s到10s之間并且甚至更優(yōu)選為大約5s,并且其中，在確定穩(wěn)定性參 數(shù)之后，所累積的脈沖被用于確定閃爍器的針對至少一個預定時間周 期的穩(wěn)定性參數(shù)，并且其中新輻射感應脈沖被累積預定時間周期。
6. 根據(jù)權利要求5所述的檢測器，其中，與累積新輻射感應脈沖至少部分并行地處理閃爍器的穩(wěn)定性參數(shù)的確定。
7. 根據(jù)權利要求6所述的檢測器，具有附加處理裝置、優(yōu)選為協(xié) 處理器，從而考慮到并行濾波、處理和累積，而不消耗大量額外的時 間。
8. 根據(jù)權利要求1所述的檢測器，其中，用于使要被測量的輻射 感應脈沖與其他脈沖分離的、輻射感應脈沖的所設置的脈沖寬度范圍 在測量期間基于測量到的參數(shù)被動態(tài)地設置。
9. 根據(jù)權利要求8所述的檢測器，其中，所設置的脈沖寬度范圍 根據(jù)以下參數(shù)中的至少一個被動態(tài)地確定-計數(shù)率， 檢測器的溫度， 堆積信號的能譜， 堆積信號的計數(shù)率， 噪聲信號的能譜， 噪聲信號的計數(shù)率。
10. 根據(jù)權利要求1所述的檢測器，其中，在低于其的情況下刪 除測量到的脈沖的觸發(fā)電平在測量期間基于以下測量到的參數(shù)中的一 個或者多個被動態(tài)地設置 計數(shù)率， 堆積信號的能譜， -堆積信號的計數(shù)率， 噪聲信號的能譜， 噪聲信號的計數(shù)率。
11. 根據(jù)權利要求1所述的檢測器，其中，用于校正光檢測器的 增益漂移的、光源感應脈沖的所設置的脈沖寬度范圍在測量期間基于測量到的參數(shù)被動態(tài)地設置，優(yōu)選地基于測量到的LED溫度被動態(tài)地 設置。
12. 根據(jù)權利要求1所述的檢測器，其中，光源被安裝在檢測器 之內(nèi)的位置，使得從閃爍器發(fā)射的光和從光源發(fā)射的光耦合到在大體 上不同的位置處的光檢測器。
13. 根據(jù)權利要求12所述的檢測器，其中，光源被安裝在允許從 光源發(fā)射的光至少部分穿過光電倍增器的內(nèi)部行進到光電陰極的位 置，穿過光電倍增器的內(nèi)部包括通過光電倍增器的玻璃壁。
14. 根據(jù)權利要求12所述的檢測器，其中，光源被安裝在檢測器的 后部，從而考慮到更好地維護光源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測量電離輻射、優(yōu)選地γ輻射和x射線的檢測器，該檢測器包括閃爍器和光檢測器，通過使用優(yōu)選為發(fā)光二極管(LED)的預定光源來穩(wěn)定光檢測器，其中光源的光脈沖的長度和/或形狀不同于由閃爍器發(fā)射的光脈沖的長度和/或形狀。光源感應脈沖和輻射感應脈沖基于其脈沖寬度與所有其他脈沖分離。檢測器附加地通過校正具有檢測器溫度漂移的檢測器的測量到的光輸出來穩(wěn)定，所述光輸出是輸出信號的脈沖高度，其取決于所累積的γ脈沖的平均脈沖寬度。
文檔編號G01T1/208GK101273283SQ200580051650
公開日2008年9月24日 申請日期2005年7月22日 優(yōu)先權日2005年7月22日
發(fā)明者G·波什, J·斯坦 申請人:Icx射線有限責任公司