[发明专利]一种契连柯夫辐射探测器和探测方法

说明书

本发明涉及一种契连柯夫辐射探测器和探测方法。正电子在射出富质子核素之后，湮灭之前会运动一段时间，目前已有的探测器在读出契连柯夫事件的位置信息和能量信息的精确度方面十分欠缺。一种契连柯夫辐射探测器，包括光电探测器模块、多事例时间符合模块和契连柯夫事件估计模块，一种契连柯夫辐射探测方法，包括步骤：通过安放光电探测器阵列，读出带电粒子发出契连柯夫光子射向探测器模组的光子计数和每个计数的时间；对读到的时间进行时间符合；通过光子在孔内的相对位置来估计契连柯夫事件发生的位置。通过采用本发明的契连柯夫辐射探测器和探测方法，能有效提高器件空间分辨率和成像信噪比，特别适合于植物等成像深度要求不高的活体成像。

技术领域

本发明涉及光电信号处理、辐射探测系统和核探测领域，尤其涉及一种单光子时间分辨的契连柯夫辐射探测器和探测方法。

背景技术

正电子在射出富质子核素之后，湮灭之前会运动一段时间。在这段时间内，如果其释放出的高能带电粒子在介质中的速度高于光在该介质中的速度，则会在原有放射性信号的基础上产生额外的光学信号。探测放射性核素基于这种效应产生的可见光和近红外光的装置被称为契连柯夫辐射探测器。已有的契连柯夫探测器，主要是高速的光电探测器单元，在读出契连柯夫事件的位置信息和能量信息方面十分欠缺，例如在阿尔法磁谱仪上的契连柯夫计数器，其方向是通过其他粒子探测器来进行捕获的。如果辐射事件发出的事件数较少，或者没有其他的粒子被探测到，契连柯夫事件的方向信息将很难被捕获，极大地限制了契连柯夫辐射在生物、医学、国防、工业上的应用和推广。

因此，针对上述问题，有必要针对契连柯夫光子及其辐射系统，提供一种新的契连柯夫辐射探测器和探测方法，以克服上述缺陷。全面捕获单个契连柯夫辐射事件的角度(2-D)、时间(1-D)、位置(3-D)、能量(1-D)共7维信息。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明的目的是克服现有技术的不足，本发明提供了一种契连柯夫辐射探测器和探测方法，该器件与方法能有效地读出一个契连柯夫事件的多个光子的电信号样本，通过多光子时间符合，剔除自发光事件，增大重构图像信噪比，避免基线漂移对读出信号的影响。

(二)技术方案

一种契连柯夫辐射探测器，其中,该探测器包括：光电探测器模块、多事例时间符合模块和契连柯夫事件估计模块，探测器一端固定设置有光电探测器模块，探测器中部固定设置有多事例时间符合模块，光电探测器模块与多事例时间符合模块通过通讯线电性连接，多事例时间符合模块与契连柯夫事件估计模块通过通讯线电性连接。

一种契连柯夫辐射探测器，其中：光电探测器模块采用多视角的方式实现对契连柯夫光子的探测，探测器模块的设计采用孔状的探测几何和单光子响应时间较快的光电器件。所采用的光电器件通常为具有光子事例分辨的能力的光电器件，比如光电倍增管、硅光电倍增管、雪崩型光电二极管。

一种契连柯夫辐射探测器，其中：光电探测器模块包括高能光子转换模块、光电转换模块和读出电子学模块，光电探测器模块一端固定设置有高能光子转换模块，光电探测器模块中部固定设置有光电转换模块，光电探测器模块另一端固定设置有读出电子学模块，高能光子转换模块信号输出端与光电转换模块信号输入端通过通讯线电性连接，光电转换模块信号输出端与读出电子学模块通过通讯线电性连接。