本發(fā)明涉及伽馬射線探測領域，特別是涉及一種伽馬探測系統中硅光電倍增管工作電壓設置方法
背景技術：
伽馬探測系統通常由閃爍晶體、光電轉換器件、后續(xù)的信號處理電路三大部分組成。伽馬射線首先經過閃爍晶體，在閃爍晶體中沉積能量之后，閃爍晶體發(fā)出可以被光電轉換器件探測到的光信號；光信號經過光電轉換器件之后被轉換成相應的電信號輸出；輸出的電信號經過后續(xù)的信號處理電路進行去噪、平滑等處理之后，形成相應的能譜。
目前，常采用光電倍增管(PMT)作為光電轉換器件，但是PMT所需的工作電壓高，尺寸較大，因此PMT并不適用于便攜式的伽馬探測系統。除此之外，PMT對磁場敏感，工作時易受磁場干擾，因此其對工作環(huán)境也有一定的要求。
硅光電倍增管(SiPM)作為新興的光電轉換器件，其增益水平以及量子效率和PMT相當，但是其所需工作電壓很低，尺寸緊湊，非常適用于便攜式的伽馬探測系統，同時其對磁場不敏感，對工作環(huán)境的要求較低，因此，近年來出現了利用SiPM作為光電轉換器件的伽馬探測系統。
通常，SiPM廠商會明確給出每種型號SiPM的擊穿電壓(Vbr)及過壓范圍(VTov-，VTov+)。所以，SiPM的工作電壓是擊穿電壓與過壓之和。改變SiPM的工作電壓，即在過壓范圍內改變過壓值，SiPM的關鍵特性——光子探測效率(PDE)、暗計數、增益水平都會發(fā)生改變，進而影響伽馬輻射探測器的能量分辨率、靈敏度等重要性能參數。所以，在伽馬探測系統中設置SiPM最佳的工作電壓很關鍵。
目前，在已發(fā)表的文獻中，未見對SiPM的最佳工作電壓的設置方法。
技術實現要素：
為了填補上述技術的空缺，本發(fā)明提供了一種伽馬探測系統中硅光電倍增管工作電壓的設置方法。本發(fā)明能夠從SiPM廠商提供的擊穿電壓和過壓范圍中找出最佳的工作電壓，為伽馬探測系統提供最佳的探測能力。
本發(fā)明的技術解決方案如下：
一種伽馬探測系統中硅光電倍增管工作電壓設置方法，包括如下步驟：
1)將伽馬探測系統置于恒溫恒濕的環(huán)境下12-24小時；
2)選擇一個伽馬輻射源，該伽馬輻射源具有確定的能譜，同時其能譜中只有一個全能峰；
3)定義工作電壓數組V[V0,V1,V2……Vk……Vn-1,Vn]，信噪比數組Y[Y0,Y1,Y2……Yk……Yn-1,Yn]，根據給定的過壓范圍(VTov-，VTov+)，計算工作電壓V,公式如下：
其中，Vbr是擊穿電壓；n是細分過壓的份數，可根據實際需求選取；k表示當前實驗序數；
4)設k＝0，工作電壓V＝V0；
5)給硅光電倍增管加上工作電壓V，V＝Vk，用伽馬探測系統的多道采集系統對硅光電倍增管的輸出采集m次，每次連續(xù)T分鐘，共獲得m個暗計數值，對這m個暗計數值取平均，得到工作電壓為V時的伽馬探測系統的暗計數值Nk*；
6)將所選擇的伽馬輻射源置于伽馬探測系統前方距離L處，用伽馬探測系統的多道采集系統對硅光電倍增管的輸出采集m次，每次連續(xù)T分鐘，共獲得m個高能粒子信號計數值，對這m個高能粒子信號計數值取平均，獲得工作電壓為V時的伽馬探測系統的高能粒子信號計數Nk；
7)計算工作電壓為V時信噪比Yk，公式如下：
Yk＝Nk*/(Nk-Nk*)；
8)當k<n時，令k＝k+1，返回步驟5)；
當k＝n時，進入步驟9)；
9)查找信噪比數組Y中的最大元素Ymax，所對應的Vmax就是伽馬探測系統中硅光電倍增管的最佳工作電壓。
所述的L在1cm至5cm之間，m在3次至5次之間，T在2min至5min之間。
與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是能夠從廠商提供的擊穿電壓和過壓范圍中找出最佳的工作電壓，為伽馬探測系統提供最佳的探測能力。
附圖說明
圖1是本發(fā)明伽馬探測系統中硅光電倍增管工作電壓設置方法的流程圖
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。
具體的實施步驟如下：
1)將伽馬探測系統置于恒溫、恒濕的環(huán)境下12-24小時，使伽馬輻射探測器在探測前處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。一般將伽馬輻射探測器置于恒溫、恒濕環(huán)境下18小時即可。
2)選擇一個伽馬輻射源，該伽馬輻射源具有確定的能譜，同時其能譜中只有一個全能峰；
主要選擇Cs137伽馬輻射源，因為Cs137具有確定的能譜，同時其只有一個661KeV的全能峰。
3)定義工作電壓數組V[V0,V1,V2……Vk……Vn-1,Vn]，信噪比數組Y[Y0,Y1,Y2……Yk……Yn-1,Yn]，根據給定的過壓范圍(VTov-，VTov+)，計算工作電壓V,公式如下：
其中，Vbr是擊穿電壓；n是細分過壓的份數，可根據實際需求選??；k表示當前實驗序數；
若廠商給出的過壓范圍為(1V，5V)，給出的擊穿電壓為24V，則工作電壓的選擇可以是其中k最小值為0，最大值為10。從而可得工作電壓數組(25.0V，25.4V，25.8V，26.2V，26.6V，27.0V，27.4V，27.8V，28.2V，28.6V，29.0V)
4)首先，設置k＝0，此時工作電壓V＝V0；
5)給SiPM加上工作電壓V，V＝Vk。在沒有標準伽馬輻射源的情況下，用伽馬輻射探測器的多道采集系統對SiPM的輸出采集m次，每次連續(xù)T分鐘，共獲得m個暗計數值，對這m個暗計數值取平均，得到工作電壓為V時的伽馬輻射探測器的暗計數值Nk*；
6)將所選擇的伽馬輻射源置于伽馬輻射探測器前方距離L處，用伽馬輻射探測器的多道采集系統對SiPM的輸出采集m次，每次連續(xù)T分鐘，共獲得m個高能粒子計數值，對這m個高能粒子信號計數值取平均，獲得工作電壓為V時的伽馬輻射探測器的信號計數Nk；
一般情況下，L設為1cm，m取3，T取3即可。
7)計算工作電壓為V時信噪比Yk，公式如下：
Yk＝Nk*/(Nk-Nk*)；
8)當k<n時，令k＝k+1，返回步驟5)；
當k＝n時，進入步驟9)；
由此計算得到信噪比數組Y。
9)查找信噪比數組Y中的最大元素Ymax，max在0到n之間，此時所對應的Vmax就是伽馬輻射探測器中SiPM的最佳工作電壓。
如圖1所示，本發(fā)明主要包括以下幾步：步驟1將伽馬探測裝置至于恒溫恒濕的環(huán)境下；步驟2選擇一個伽馬輻射源；步驟3確定工作電壓數組；步驟4選擇初始工作電壓，步驟5沒有標準伽馬輻射源時，獲得暗計數；步驟6有標準伽馬輻射源時，獲得高能粒子信號計數；步驟7計算信噪比；步驟8選擇新的工作電壓，并且重復步驟5至步驟8，直至測完所有待測工作電壓；步驟9確定最佳的工作電壓。