一种闪烁探测器余辉矫正方法技术

一种闪烁探测器余辉矫正方法，可以有效减少甚至消除闪烁体余辉在扫描图像中形成的伪影，可以使扫描图像真实地反映被检查物体的实际投影。包括如下步骤：首先设定在测量本底数据和测量信号数据时具有相同的积分时间；在无射线时测量探测器的初始本底数据的第１测量步骤；在出射线时刻测量探测器的信号数据的第２测量步骤；在停止出射线期间测量探测器的本底数据的第３测量步骤；在出射线时刻测量探测器的信号数据的第４测量步骤；重复上述第３测量步骤和第４测量步骤直到扫描完成；每次出射线时测量的探测器的信号数据减去之前最近一次的探测器本底数据，将其做为矫正后的探测器信号数据用于后续的图像数据处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及辐射检测技术，具体涉及辐射扫描检查系统探测器信号处理，特别是X 射线闪烁探测器的余辉矫正方法。
技术介绍
闪烁探测器是一种常用电离辐射探测器件，主要由闪烁体和光电探测器件如光电 二极管、光电倍增管等组成。闪烁体吸收电离辐射如X射线的能量后发出闪烁光，光电探测 器件将闪烁光信号转换成电信号。闪烁探测器大量应用在辐射扫描检查系统如X射线集装 箱扫描检查系统中，此时辐射源是由电子直线加速器产生的脉冲X射线。工作时由脉冲X射 线和探测器阵列组成一个扇形检测面，被检物体置于脉冲X射线和探测器阵列之间，穿透 被检物体的X射线在探测器阵列上产生一列透射投影，经过探测器转换成电信号并经过信 号采集和A/D转换以及后续的亮度矫正和不一致性矫正(见专利技术专利公开公报CN1173169) 成为扫描图像的一列数据。随着被检物体和扇形检测面的相对运动，可得到多列扫描数据 构成最终的X射线透射扫描图像。理论上每列扫描数据都应该是独立产生的，这样的扫描数据才能反映此时对应位 置被检物体的内部状态。然而闪烁探测器的余辉现象使得每一列扫描数据和得到此列数据 之前的扫描数据相关。闪烁探测器的余辉是因为其中的闪烁体吸收电离辐射和产生可见光的过程并不 是同步发生的，当X射线被关断之后闪烁体发光的过程并不会马上停止，而是遵从复杂的 指数规律逐步衰减，其衰减过程主要包括本征发光衰减和余辉。本征发光衰减取决于闪烁 体的结构特征，其衰减常数一般称为荧光衰减时间，比如常用的CsI (Tl)闪烁晶体对X射线 的荧光衰减时间是680ns。余辉是由于闪烁体内部的缺陷或杂质造成的发光衰减，一般衰减 时间很长，比如CsI (Tl)闪烁晶体被射线激发3ms之后发光残留值还可能有最大值的5%， 这种发光残留就是余辉。影响闪烁体余辉因素很多闪烁体的制造工艺、闪烁体吸收射线的 时间和剂量、环境的温度等都会对闪烁体余辉的产生影响，其时间常数可以从几毫秒到几 十小时。闪烁体的余辉特性对辐射扫描检查系统的图像质量有着严重影响。尤其是对于快 速检查系统会造成图像伪影。由于累积吸收剂量或者吸收剂量的时间不同，容易造成不同 通道闪烁体的余辉特性差别，这种差别可能会使探测器输出的不一致性矫正失效。针对这种问题一般有两种解决方案，其一是使用低余辉的闪烁体，比如使用CdW04 闪烁晶体替代CsI (Tl)闪烁晶体，后者的余辉在3ms之后仅为0.1%。然而由于适用的低 余辉闪烁体的价格往往很高，对动辄上千或几千个通道的辐射扫描成像系统会增加很多成 本。另外一个解决办法是事先测量出闪烁体余辉的时间常数，在图像处理的算法中进行消 除。然而由于影响闪烁体余辉的因素很多，尤其是由于闪烁体的累积吸收剂量和本次测量 之前的所有测量数据都有关联，因此会增加大量复杂的计算，这也给实际应用增加很多困 难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种辐射扫描检查系统中闪烁探测器的余辉矫正办法，尤 其是在使用脉冲射线源的扫描成像系统中能够有效地降低甚至消除闪烁体余辉对扫描图 像的影响。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提出一种探测器余辉的矫正方法，包括如下步 骤首先设定在测量本底数据和测量信号数据时具有相同的积分时间；在无射线时测量探测器的初始本底数据的第1测量步骤；在出射线时刻测量探测器的信号数据的第2测量步骤；在停止出射线期间测量探测器的本底数据的第3测量步骤；在出射线时刻测量探测器的信号数据的第4测量步骤；重复上述第3测量步骤和第4测量步骤直到扫描完成；每次出射线时测量的探测器的信号数据减去之前最近一次的探测器本底数据，将 其做为矫正后的探测器信号数据用于后续的图像数据处理。利用本专利技术提出的闪烁探测器余辉矫正方法，可以有效减少甚至消除闪烁体余辉 在扫描图像中形成的伪影，可以使扫描图像真实地反映被探测物体的实际投影。附图说明图1是闪烁体余辉的示意图。图2是一种X射线扫描检查系统构成的示意图。图3是探测器信号输出的示意图。图4是扫描图像偏差的一个示意图。图5是本专利技术的闪烁探测器余辉矫正方法的一个实施例的流程图。图6是本专利技术的探测器余辉矫正方法实施例中信号输出的示意图。图7是经过本专利技术的余辉矫正方法进行了探测器余辉矫正之后的扫描图像示意 图。图8是本专利技术的闪烁体余辉矫正方法另一个实施例的示意图。 具体实施例方式图1是闪烁体余辉的示意图。闪烁体的余辉产生机理十分复杂，一般认为余辉和 闪烁体内部的结构、杂质和缺陷以及闪烁体的制造过程相关，同时还和闪烁体的使用温度、 被电离辐射照射的剂量以及照射的时间长短有关。闪烁体余辉的衰减时间常数从Ims到几 百ms甚至几个小时，往往同一个闪烁体具有从短余辉到长余辉的多种衰减成分。随着闪烁 体被照射时间的增加，长余辉的成分会逐渐增多，因此会造成闪烁探测器输出本底逐步抬 高，而这种本底抬高的部分会对探测器的输出信号造成不良影响，进而在扫描图像中形成 伪影。本专利技术的余辉矫正方法可以减少甚至消除由于探测器的余辉特性造成的扫描图像伪 影。图2是一种X射线扫描检查系统构成的示意图。其中201是闪烁探测器阵列，202 是信号采集电路阵列，203是加速器脉冲X射线源。探测器阵列201和脉冲X射线源203组4成一个有一定厚度的扇形面。被检物体204按205方向穿过扇形检测面，穿透被检物体的X 射线经过探测器阵列201和信号采集电路阵列202被转换变成一列检查数据，不同时间的 数据列组合形成最终的检查图像。图3是上述闪烁探测器阵列201中的一个闪烁探测器信号输出的示意图。其中PO 是没有X射线时探测器的输出，也即探测器的零点或初始本底数据。Pl到P7是有X射线脉 冲时的探测器输出数据，这些输出数据是X射线投影数据Ti和本底数据PO的叠加Pi = Ti+ΡΟ，如果本底数据PO在整个扫描过程中不发生变化，投影数据Ti = Pi-PO，这也是传统 的矫正探测器本底数据的方法(见专利技术专利公开公报CN1173169)。如果探测器存在此前所 述的余辉问题，探测器输出数据除了包括投影数据Ti和本底数据P0，还包括之前投影信号 的余辉数据Ai，因此Pi = Ti+P0+Ai。由于余辉的存在，传统的本底矫正方法并不能得到真 实的投影数据。由于探测器的余辉数据与探测器受辐射照射的历史有关，对任意时刻的一 列探测器，其中每一个探测器输出数据中的余辉数据Ai在不同的时间点可能是不同的，因 此经过传统的量度矫正、不一致性矫正和本底矫正之后的扫描图像仍然存在和真实投影图 像的偏差(由于Ai的存在而导致)。图4是上述扫描图像偏差的一个示意图。图中所示的是一列探测器经过一段时间 扫描之后再检查一均勻物体时的扫描图像截图。通道Cl、C2和C3余辉数据和探测器阵列 的其它通道的余辉数据有差别，导致扫描图像不能真实反映实际的投影。图5和图6分别是本专利技术的闪烁探测器余辉矫正方法的一个实施例的流程图和示 意图。因为本底数据和余辉数据都和信号采集电路的积分时间相关，因此所有数据采集应 用相同的积分时间。在没有射线的to时刻测量探测器的初始本底数据P0，在出射线时刻 (tl、t2....)测量探测器的输出数据Pi，在测量Pi之前没有X射线的一个时刻(ti-1-ti 期间)测量探测器的本底数据Pia。根据上述分析可知，这里Pia =本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探测器余辉的矫正方法，包括如下步骤：首先设定在测量本底数据和测量信号数据时具有相同的积分时间；在无射线时测量探测器的初始本底数据的第１测量步骤；在出射线时刻测量探测器的信号数据的第２测量步骤；在停止出射线期间测量探测器的本底数据的第３测量步骤；在出射线时刻测量探测器的信号数据的第４测量步骤；重复上述第３测量步骤和第４测量步骤直到扫描完成；每次出射线时测量的探测器的信号数据减去之前最近一次的探测器本底数据，将其做为矫正后的探测器信号数据用于后续的图像数据处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵书清，李元景，李鹏宇，张清军，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]