[发明专利]用于有机和/或塑料闪烁装置的自动增益稳定和温度补偿

说明书

技术领域

本发明总体涉及辐射测量装置，并且尤其涉及一种用于在这种装置中进行自动增益稳定和温度补偿的方法。

背景技术

在典型的核测量装置中，核检测器基于闪烁材料。闪烁材料在暴露于核辐射时产生光。产生的光的量与撞击在闪烁材料上的电离辐射的量相关。在伽玛辐射的情况下，产生的光谱取决于能量是否经由康普顿散射（Compton scattering）或光电吸收效应而耗散。原子数小于25的闪烁材料主要经受康普顿散射，而原子数大于25的闪烁材料经受康普顿散射和光电吸收。康普顿散射产生宽的光谱，并且总体没有可区分的特性或光峰。相反地，光电效应基于所吸收的伽玛辐射的能量而产生可区分的光峰。

通过使用光电倍增管（“PMT”）来检测光，光电倍增管（“PMT”）将入射光子转换成电流脉冲。耦合至闪烁材料一端的PMT检测从闪烁材料发出的光。PMT产生指示撞击在材料上的辐射量的信号，其表示装置的特定测量结果。在美国专利No.3884288、4481595、4651800、4735253、4739819和5564487中讨论了这种类型的传感器，于此通过引用并入了所述文献的全部。在核类型的检测器中也已经使用了其它核辐射检测技术，例如在美国专利No.3473021中示出了盖格计数管，于此通过引用并入了所述文献的全部。还存在利用两种不同闪烁材料的闪烁检测器，其称为叠层闪烁体检测器。叠层闪烁体（“磷夹层结构”）是彼此光耦合并且光耦合至共用PMT（或多个PMT）的具有不同脉冲形状特性的闪烁体的组合。脉冲形状分析区分来自两个闪烁体的信号，识别在哪个闪烁体中发生事件。

不幸的是，常规电离辐射测量装置具有数个缺点，尤其是使用闪烁材料作为辐射检测器的那些装置。PMT的增益随着温度而漂移，并且一般地，闪烁材料的光产量通常也随着温度而改变。诸如暗电流脉冲的其它因素可能是问题，但是闪烁装置的主要缺点与温度相关。

在呈现光峰，例如NaI，的高原子数（Z）闪烁体的情况下，补偿影响PMT增益的温度和归因于温度的闪烁体光产量改变并且基于在光峰光谱中追踪漂移的方法，是众所周知的，并且易于获得。然而，在低Z有机和/或塑料闪烁检测器的情况下，如果存在光峰，则光峰不可区分。因此，基于用于NaI闪烁的光峰检测方法的温度补偿和/或自动增益稳定不可应用于塑料或有机闪烁装置。

在从-60℃至40℃的温度范围上，塑料和有机闪烁材料通常具有相对稳定的光产量。然而，随着温度的PMT增益漂移仍然足以是要求温度补偿的问题。归因于温度改变的此温度漂移可以影响增益达每摄氏度百分之一的一半。

用于使得这些增益漂移无效的温度补偿的目前方法通常是开环的，使用近似光产量与温度的关系和PMT增益与温度的关系的函数。可以基于此函数对PMT增益进行调节。例如可以获取温度读数，而后可以基于该读数而调整电子器件和/或高电压增益。此外，其它现行的温度补偿方法可以包括点亮闪烁材料下方的发光二极管（LED）。在理想温度情况下，在闪烁对象的另一侧检测来自LED的光的一定百分比。然而，随着温度上升，检测到较少的光。对检测到的LED的光的量进行测量，并且随后可以对增益进行补偿调节。

因而，本领域中需要一种基于PMT和闪烁材料的温度依赖性的用于PMT的增益控制的更好的方法。

发明内容

本发明的实施例提供一种检测器，包括：第一闪烁材料，具有光产量温度依赖性以及响应于从电离辐射源发射的辐射的输出；第二闪烁材料，具有与所述第一闪烁材料类似的光产量温度依赖性，以及响应于从电离辐射源发射的辐射的输出；以及检测电路。所述第一闪烁材料的所述输出处于第一能级，且所述第二闪烁材料的所述输出处于比所述第一能级高的第二能级。所述检测电路包括：光电倍增管，配置为将来自所述第一和第二闪烁材料的光子输出转换成电脉冲；计数器电路，配置为对所述第一和第二闪烁材料在所述光电倍增管中生成的所述电脉冲进行计数；以及增益控制电路。所述增益控制电路配置为监测所述第二闪烁材料在同一光电倍增管中生成的电脉冲，并且在所述第二闪烁材料的所述输出中检测到漂移时调节所述检测器的增益。