一种伽马探测系统中硅光电倍增管工作电压设置方法技术方案

一种伽马探测系统中硅光电倍增管工作电压设置方法，包括：将伽马探测系统置于恒温恒湿的环境；选择伽马辐射源；给硅光电倍增管加上工作电压V；将所选择的伽马辐射源置于伽马探测系统前方距离L处，用伽马探测系统的多道采集系统对硅光电倍增管的输出采集m次；计算工作电压为V时信噪比Y

【技术实现步骤摘要】
一种伽马探测系统中硅光电倍增管工作电压设置方法
本专利技术涉及伽马射线探测领域，特别是涉及一种伽马探测系统中硅光电倍增管工作电压设置方法
技术介绍
伽马探测系统通常由闪烁晶体、光电转换器件、后续的信号处理电路三大部分组成。伽马射线首先经过闪烁晶体，在闪烁晶体中沉积能量之后，闪烁晶体发出可以被光电转换器件探测到的光信号；光信号经过光电转换器件之后被转换成相应的电信号输出；输出的电信号经过后续的信号处理电路进行去噪、平滑等处理之后，形成相应的能谱。目前，常采用光电倍增管(PMT)作为光电转换器件，但是PMT所需的工作电压高，尺寸较大，因此PMT并不适用于便携式的伽马探测系统。除此之外，PMT对磁场敏感，工作时易受磁场干扰，因此其对工作环境也有一定的要求。硅光电倍增管(SiPM)作为新兴的光电转换器件，其增益水平以及量子效率和PMT相当，但是其所需工作电压很低，尺寸紧凑，非常适用于便携式的伽马探测系统，同时其对磁场不敏感，对工作环境的要求较低，因此，近年来出现了利用SiPM作为光电转换器件的伽马探测系统。通常，SiPM厂商会明确给出每种型号SiPM的击穿电压(Vbr)及过压范围(VTov-，VTov+)。所以，SiPM的工作电压是击穿电压与过压之和。改变SiPM的工作电压，即在过压范围内改变过压值，SiPM的关键特性——光子探测效率(PDE)、暗计数、增益水平都会发生改变，进而影响伽马辐射探测器的能量分辨率、灵敏度等重要性能参数。所以，在伽马探测系统中设置SiPM最佳的工作电压很关键。目前，在已发表的文献中，未见对SiPM的最佳工作电压的设置方法。
技术实现思路
为了填补上述技术的空缺，本专利技术提供了一种伽马探测系统中硅光电倍增管工作电压的设置方法。本专利技术能够从SiPM厂商提供的击穿电压和过压范围中找出最佳的工作电压，为伽马探测系统提供最佳的探测能力。本专利技术的技术解决方案如下：一种伽马探测系统中硅光电倍增管工作电压设置方法，包括如下步骤：1)将伽马探测系统置于恒温恒湿的环境下12-24小时；2)选择一个伽马辐射源，该伽马辐射源具有确定的能谱，同时其能谱中只有一个全能峰；3)定义工作电压数组V[V0,V1,V2……Vk……Vn-1,Vn]，信噪比数组Y[Y0,Y1,Y2……Yk……Yn-1,Yn]，根据给定的过压范围(VTov-，VTov+)，计算工作电压V,公式如下：其中，Vbr是击穿电压；n是细分过压的份数，可根据实际需求选取；k表示当前实验序数；4)设k＝0，工作电压V＝V0；5)给硅光电倍增管加上工作电压V，V＝Vk，用伽马探测系统的多道采集系统对硅光电倍增管的输出采集m次，每次连续T分钟，共获得m个暗计数值，对这m个暗计数值取平均，得到工作电压为V时的伽马探测系统的暗计数值Nk*；6)将所选择的伽马辐射源置于伽马探测系统前方距离L处，用伽马探测系统的多道采集系统对硅光电倍增管的输出采集m次，每次连续T分钟，共获得m个高能粒子信号计数值，对这m个高能粒子信号计数值取平均，获得工作电压为V时的伽马探测系统的高能粒子信号计数Nk；7)计算工作电压为V时信噪比Yk，公式如下：Yk＝Nk*/(Nk-Nk*)；8)当k<n时，令k＝k+1，返回步骤5)；当k＝n时，进入步骤9)；9)查找信噪比数组Y中的最大元素Ymax，所对应的Vmax就是伽马探测系统中硅光电倍增管的最佳工作电压。所述的L在1cm至5cm之间，m在3次至5次之间，T在2min至5min之间。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是能够从厂商提供的击穿电压和过压范围中找出最佳的工作电压，为伽马探测系统提供最佳的探测能力。附图说明图1是本专利技术伽马探测系统中硅光电倍增管工作电压设置方法的流程图具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。具体的实施步骤如下：1)将伽马探测系统置于恒温、恒湿的环境下12-24小时，使伽马辐射探测器在探测前处于一个稳定的状态。一般将伽马辐射探测器置于恒温、恒湿环境下18小时即可。2)选择一个伽马辐射源，该伽马辐射源具有确定的能谱，同时其能谱中只有一个全能峰；主要选择Cs137伽马辐射源，因为Cs137具有确定的能谱，同时其只有一个661KeV的全能峰。3)定义工作电压数组V[V0,V1,V2……Vk……Vn-1,Vn]，信噪比数组Y[Y0,Y1,Y2……Yk……Yn-1,Yn]，根据给定的过压范围(VTov-，VTov+)，计算工作电压V,公式如下：其中，Vbr是击穿电压；n是细分过压的份数，可根据实际需求选取；k表示当前实验序数；若厂商给出的过压范围为(1V，5V)，给出的击穿电压为24V，则工作电压的选择可以是其中k最小值为0，最大值为10。从而可得工作电压数组(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，设置k＝0，此时工作电压V＝V0；5)给SiPM加上工作电压V，V＝Vk。在没有标准伽马辐射源的情况下，用伽马辐射探测器的多道采集系统对SiPM的输出采集m次，每次连续T分钟，共获得m个暗计数值，对这m个暗计数值取平均，得到工作电压为V时的伽马辐射探测器的暗计数值Nk*；6)将所选择的伽马辐射源置于伽马辐射探测器前方距离L处，用伽马辐射探测器的多道采集系统对SiPM的输出采集m次，每次连续T分钟，共获得m个高能粒子计数值，对这m个高能粒子信号计数值取平均，获得工作电压为V时的伽马辐射探测器的信号计数Nk；一般情况下，L设为1cm，m取3，T取3即可。7)计算工作电压为V时信噪比Yk，公式如下：Yk＝Nk*/(Nk-Nk*)；8)当k<n时，令k＝k+1，返回步骤5)；当k＝n时，进入步骤9)；由此计算得到信噪比数组Y。9)查找信噪比数组Y中的最大元素Ymax，max在0到n之间，此时所对应的Vmax就是伽马辐射探测器中SiPM的最佳工作电压。如图1所示，本专利技术主要包括以下几步：步骤1将伽马探测装置至于恒温恒湿的环境下；步骤2选择一个伽马辐射源；步骤3确定工作电压数组；步骤4选择初始工作电压，步骤5没有标准伽马辐射源时，获得暗计数；步骤6有标准伽马辐射源时，获得高能粒子信号计数；步骤7计算信噪比；步骤8选择新的工作电压，并且重复步骤5至步骤8，直至测完所有待测工作电压；步骤9确定最佳的工作电压。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伽马探测系统中硅光电倍增管工作电压设置方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)将伽马探测系统置于恒温恒湿的环境下12～24小时；2)选择一个伽马辐射源，该伽马辐射源具有确定的能谱，同时其能谱中只有一个全能峰；3)定义工作电压数组V[V

【技术特征摘要】
1.一种伽马探测系统中硅光电倍增管工作电压设置方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)将伽马探测系统置于恒温恒湿的环境下12～24小时；2)选择一个伽马辐射源，该伽马辐射源具有确定的能谱，同时其能谱中只有一个全能峰；3)定义工作电压数组V[V0,V1,V2……Vk……Vn-1,Vn]，信噪比数组Y[Y0,Y1,Y2……Yk……Yn-1,Yn]，根据给定的过压范围(VTov-，VTov+)，计算工作电压V,公式如下：其中，Vbr是击穿电压；n是细分过压的份数，根据实际需求选取；k表示当前实验序数；4)设k＝0，工作电压V＝V0；5)给硅光电倍增管加上工作电压V，V＝Vk，用伽马探测系统的多道采集系统对硅光电倍增管的输出采集m次，每次连续T分钟，共...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄立华，荀爱兵，李顺，郭凯，黄惠杰，沈百飞，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31