CN86106216A - 光电信增管放大倍数的稳定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及在由闪烁器和多个PMT(光电倍增管)组成的放射线位置检测器中自动稳定PMT放大倍数的装置。把相邻PMT分为不同组，相加器把每组各PMT输出相加。波幅分析器对距发光点最近一组PMT的相加信号做波幅分析。结果作为各PMT放大倍数变化的统计数据收集在计数存储器中。根据该数据经数据处理电路修正寄存器内容，它是预先记录在寄存器的关于向各PMT提供高压的数据。本发明由于并行采数，可在短时间使PMT放大倍数稳定。
Description
本发明是关于适用于闪烁照相机的、由闪烁器和多个光电倍增管（以下简称为PMT）组成的放射线位置检测器中的PMT放大倍数的稳定装置。
一般闪烁器照相机中的放射线位置检测器都是使用多个PMT，由于各PMT产生的放大倍数的波动而使得均匀性和空间分辨力或能量分辨力等各种性能蜕化。作为解决这个问题的措施，已有技术的方案如下。
首先，第一个方案是在光导中设置发光二极管等基准光源，并以其发出的光作为基准。这个基准光源使PMT产生输出。根据该输出来调整加在PMT上的高电压，以这样的方案使PMT的放大倍数达到稳定（特公昭55-19511、特开昭58-9082）。
第二个方案是在各PMT的中心轴依次设置线光源，以此来获取用于修正放大倍数变动的数据（特开昭57-59184）。
第三个方案是从闪烁照相机的能量信号求出各PMT放大倍数的变化（特开昭59-143981）。
第四个方案是本申请人已提出的申请（特开昭61-50088）。对各个PMT的输出，予先定出各自的基准输出。当某个位置发光时，把距该位置最近的PMT的实际输出与其基准输出进行比较，由此得到关于该PMT放大倍数变动的数据。
在已有的第一个方案中，由发光二极管等基准光源发出的基准光本身容易受温度变化等因素的影响，而且还存在老化问题。
在第二个方案中，手动采取数据很麻烦。如果自动采取则需要机架，而且存在采取数据需要一定的时间等缺点。
第三个方案需要反复进行数据的采取和修正，而且还有不收敛的情况等不便之处。
第四个方案虽然排除了第一到第三方案所存在的缺点，但是还存在需要改进的方面，即电路多以及在计数率特性上的问题。
本发明的目的在于解决已有技术中存在的问题，提供一种PMT放大倍数的稳定装置。不使用发光二极管等基准光源，自动修正各PMT放大倍数的波动，稳定各种特性。同时，利用较少的电路，并行地进行各PMT放大倍数数据的采取，并可以在短时间内进行修正。
根据本发明，用于闪烁照相机等的放射线位置检测器，其中PMT放大倍数稳定装置由以下各部分组成：按照相邻的PMT彼此属于不同组的这一规则，把PMT群分为多个组，对各组的每个PMT输出信号进行相加的装置;根据位置信号确定出距发光点最近的PMT的装置;对已被确定的PMT所属组的相加信号进行波幅分析的装置;把波幅分析结果作为各PMT所得到相加信号的波幅分析统计数据而进行收集的装置;根据统计数据对PMT或者相应的放大器***的放大倍数进行控制的装置。
进一步说，本发明是基于这样的考虑。当某个PMT的中心轴附近产生闪烁光时，虽然所产生的光射到该PMT及其周围的PMT，但是，该PMT的入射光量最大，相邻的PMT的入射光量较小，处于该相邻PMT***的PMT的入射光量就更小了。因此，按照相邻的PMT彼此属于不同的组这一规则，把PMT群分为多个组，以便获得各组的相加信号。如果确定出距发光点最近的PMT，就可以认
为该PMT所属组的相加信号近似地等于该PMT本身的输出。因此，根据各组的相加信号就能获得各PMT输出变化的统计数据。如果利用该统计数据来控制PMT或者相应的放大器***的放大倍数，就能使PMT的放大倍数达到稳定。
图1是本发明的一个实施例的方框图，图2和图3是其它实施例的方框图。图4是PMT的排列及分组的平面示意图，图5是模拟多路转换器输出信号波幅的波谱曲线图。
为了详细阐述本发明，下面结合附图进行说明。
图1是本发明用于闪烁照相机的一个实施例。在图1中，闪烁器1、光导2、PMT3和前置放大器4与通常的闪烁照相机中所使用的相同。位置运算电路除一部分之外，与通常的闪烁照相机中所使用的也大致相同。利用该运算电路进行位置运算、能量信号的波幅分析及同步控制。亦即，r射线从闪烁器1的正面经平行光管（图中未画出）射到该闪烁器1。当闪烁器1吸收入射的r射线后产生闪烁光，该闪烁光通过光导2传给排列在闪烁器1背面的多个PMT3。闪烁光的强度与入射的r射线的能量成正比。在各个PMT3中，光波变换为电子后再被放大，产生与入射光强相对应的输出。该输出经前置放大器4转换为电压信号，再将这个信号馈给位置运算电路5。PMT3距发光点越近，因其入射光量多，从而输出也就越大。基于这样的原理，可以求出X方向的位置信号X（模拟信号）和Y方向的位置信号Y（模拟信号）。而且，把多个PMT3的输出全部相加即可得到代表能量的信号Z。判别出该能量信号是处于所希望的能量范围，即可获得是同步信号的开启信号。
按照相邻的PMT3彼此属于不同组这样的规则，把多个PMT
3，例如象图4所示的那样分为A、B、C、D四个组。各个组的前置放大器4的输出经加法器6相加，由此得到每组的相加信号SUM A～SUM D。这些信号SUM A～SUM D经加法器7相加成为SUM Z信号，再馈给位置运算电路5变换成能量信号Z。另外，SUM A～SUM D还分别馈给积分及延迟电路8，一边利用来自位置运算电路5的同步信号进行适当地控制，一边进行积分（或者整形等）及延迟和采样保持等处理。然后馈给模拟多路转换器9。
一方面，把来自位置运算电路5的模拟位置信号X、Y馈给采样保持及A/D变换器11，并在此变换为数字位置信号DigX、DigY。把数字位置信号DigX、DigY馈给变换存储器12。变换存储器12由P-ROM等组成。在所定的调谐点（设在各PMT 3的中心轴上）范围内，由闪烁发光点来判别最接近的PMT3的位置编号及A～D的组。也就是根据DigX、DigY进行编址，并读出表示最接近发光点的PMT3的位置、编号及组的信号。该组信号被馈给模拟多路转换器9。从SUM A～SUM D之中选出由组信号指定的组相加信号。将选出的这个输出信号MPX OUT馈给脉冲幅度分析器14，与来自电平供给电路13的信号L1～L3作波幅比较。当MPX OUT波幅处于电平L1～L2范围或者L2～L3范围时，由波幅分析器14输出一个表示是处于哪一范围的信号U/L和一个同步信号+1。根据来自变换存储器12的、表示最接近发光点的PMT3位置的信号来控制电平供给电路13。随着PMT3的位置（分布在视野的中心部分或周围部分）不同，电平信号L1～L3可取不同的值。即在某个调谐点下，最接近发光点的PMT3的放大***的放大倍数处于正常的情况时，与调谐点相应的MPX
OUT信号波幅的分布应象图5所示。这时，电平L1～L3如图中那样给定，并使L2对应于峰值。再者，也可以根据原子核素（给定质量、电荷和量子态的原子核-译注）对电平信号L1～L3的给定进行相应的修正。同步控制电路10以开启信号作为基准，输出同步信号，用以控制采样保持及A/D变换器11、变换存储器12以及波幅分析器14等。计数存储器15由RAM组成。根据PMT3的编号和U/L的各信号，每输入一个+1信号，被编址的存储器内容就被加1。当PMT3的放大***的放大倍数偏离正常状态时，图5所示的波谱也发生左右偏移。所以，从L1～L2范围的计数值与L2～L3范围的计数值之间的差或比就能获得放大倍数的变化。
在寄存器17中记录着关于加在各PMT3上的高压的数字式数据，这些数字式数据经D/A变换器18变换成模拟信号后馈给高压控制电路19。以此构成控制加在各PMT3上的电压。而且，根据收集在计数存储器15中的数据，利用譬如由微型计算机组成的数据处理电路16，来修正该寄存器17中的内容。
在对PMT3的放大倍数的实际修正中，例如用平面辐射源在整个视野均匀地照射r射线。于是，在计数存储器15进行与各PMT3相关的计数。当该计数值达到予定值之时，或者经过一定的时间之后，停止r射线的照射。这样，根据由计数存储器15所得的计数值就能统计地测定每个PMT3放大***的放大倍数的变化。利用数据处理电路16修正寄存器17的内容，就能使各PMT3的放大倍数处于最合适的程度。
这里，MPX OUT虽是各组的相加信号。但是，不妨可以看作是最接近发光点的PMT3的输出。这是因为，在通常的闪烁照相
机中，对于由闪烁器1、光导2和PMT3所组成的光学***来说，当发光产生在一个PMT3的中心轴时，光射入该PMT3和周围的PMT3，并且这些PMT3都产生输出。然而，如果把中心的PMT3的输出作为100%，相邻的PMT3的输出则是18～20%。处于该相邻PMT3***的PMT3的输出大约为3～3.5%。由于采用的方案是按照相邻的PMT3彼此属于不同的组这一原则，将PMT3分组并取各组的相加信号。所以，对每个组的相加信号来说，最接近发光点的PMT3的输出在其中所占的比例很大。而同组的其他PMT3的输出在其中所占的比例就小。
如果象这个实施例这样，把PMT3分成四组的话，那么仅用四个积分及延迟电路8就可以获得多个PMT3的各自输出。因此，与每个PMT3都设置积分及延迟电路8的***相比，分组后就可以仅用较少的电路。同时，计数率特性也提高了。
图2是本发明用于闪烁照相机的另一实施例。
在这个实施例中，跟图1的实施例一样，用数字式位置信号DigX、DigY进行编址。利用由变换存储器12读出的、表示最接近发光点的PMT3所属组的信号，自动地选出被指定组的相加信号。但输出信号MPX OUT不馈给波幅分析器14。在各组的相加信号中，每次选出一个信号馈给波幅分析器。按照这样的方法依次控制每组PMT3的放大倍数。在图2中，与图1中相同的参考编号表示相同的组成部分。因而除必要的情况外，对这些部分的说明就省略了。通过模拟开关9把加法器6的每组相加信号SUMA～SUMD馈给加法器7相加后成为SUMZ信号，然后馈给位置运算电路5。
由模式设定器20控制模拟开关9。在通常测定模式（诊断模式）
下，接通全部开关将各组的相加信号SUM A～SUM D全部馈给加法器7。在修正模式下，每隔一定时间开关逐个接通，依次选择各组的相加信号SUM A～SUM D馈给加法器7。因此，来自位置运算电路5的能量信号Z，在通常的测定模式下，是由所有PMT3的输出信号相加而得到的完全信号。而在修正的模式下，则仅是由一组PMT 3相加而得来的不完全信号。因此，有必要考虑对位置运算电路5中的脉冲幅度分析器选取低或宽的触发脉冲范围。
在对PMT 3的放大倍数的实际修正中，把模式设定器20用于修正模式，例如用于平面辐射源在全视野均匀照射r射线。于是，利用模式设定器20依次选择组A～D。假如按图中所示，首先选择A，在计数存储器15中，对属于组A的各个PMT 3进行计数。当该计数值达到予定值之时，或者经过一定的时间之后，根据计数存储器15或者数据处理电路16的信号，模式开关9由组A向组B切换。这样，对组A的数据采取结束后，接着同样进行下一个组B的数据采取。因此，利用由计数存储器15得到的计数值就能统计地测定各个PMT 3的放大***放大倍数的变化。通过数据处理电路16就能修正寄存器17的内容，以使各PMT 3的放大倍数处于最适宜的程度。
根据这个实施例，仅添加简单的电路，对已有的位置运算电路（特别是能量信号***）做部分地修改后，即可获取用于修正PMT放大倍数的数据。
图3是本发明用于闪烁照相机的第三个实施例的方框图，与图1中对应的组成部分使用相同的参考编号。
在此实施例中，设置一个选择装置用来从每组的相加信号中选出
最大的相加信号，把由此选出的组的信号馈给脉冲幅度分析器14。
21是最大检测电路，把加法器6输出的每个相加信号SUM A～SUM D馈给21，由此来判定哪个组的信号最大。由电路21判定的最大信号被馈给模拟多路转换器9。SUM A～SUM D各自经延迟电路8也馈给模拟多路转换器9。根据最大检测电路21的输出信号来选择各组中最大的信号。把模拟多路转换器9的输出MPX OUT馈给积分及延迟电路22，一边用来自位置运算电路5的同步信号适当地控制，一边进行积分（或整形等）及延迟和采样保持等处理。然后馈给脉冲幅度分析器14，与电平供给电路13输出的信号L1～L3进行波幅比较。当MPX OUT波幅处于电平L1～L2的范围或者L2～L3的范围时，从脉冲幅度分析器14输出一个表示是处于哪个范围的信号U/L和一个同步信号+1。
23是符合控制电路，由变换存储器12判定的PMT 3的编号与由最大检测电路21检出的最大相加信号所属组之间出现不一致，并且计数存储器15不能进行计数时，电路23就对表示PMT 3的编号的信号与表示最大相加信号所属组的信号之间是否相符进行检测。以此控制计数存储器15，仅当两者相符时才进行计数。
再者，在PMT 3放大倍数的修正中，除了用最大检测电路21控制模拟多路转换器9之外，其他与图1的实施例相同。因此，对那些部分的说明就略去了。
由于这个实施例是通过比较每个组的相加信号的大小来选出距发光点最近的PMT 3所属组的相加信号的，所以，就各组而言，只要设置用于与最大检测电路21同步调整的延迟电路8就可以了。同时为了与变换存储器12的输出一致所进行的时间调整和积分（或者
整形等）、采样保持等处理，积分及延迟电路22通过这一个***就可以解决了。从而可改善计数率特性，而且对计数率特性不必作过多的考虑，并可简化电路结构。
不言而喻，根据以上实施例的说明，在不超出本发明意图的范围内，可以有各种变化。
例如，第一，对于PMT的分组，还可以考虑图4所示的A～D四组之外的组合。
第二，不限于通过调整加在PMT 3上的高压来控制PMT 3本身的放大倍数，也可以控制由前置放大器4等组成的放大器***的放大倍数。
第三，也不限于把前置放大器4的输出直接馈给加法器6进行相加，也可以先通过阈电路后再馈给加法器6，以此形成相加信号SUM A～SUM D。如果使用这种阈电路，就能够从各组的相加信号SUM A～SUM D中除掉别的PMT 3的输出，而只让最接近发光点的PMT 3的输出通过。由此，可以更准确地得到PMT 3放大倍数的变化。
第四，不仅仅限于根据位置信号X、Y，用变换存储器12检出距发光点最近的PMT 3，而且还可以增加一种依据该PMT 3中心轴到发光点的距离，来调整电平信号L1～L3（或放大MPX OUT信号乃至不完全能量信号）的功能。
第五，在上述实施例中，对每个PMT 3，是把所属组的相加信号作为其自身的输出。这是因为该组的相加信号能近似地等于该PMT 3的输出。但是，除了该PMT 3的输出之外，同组内其它PMT 3的输出虽然小，但不能否认其存在。在此，如果采用此
方法，也可以根据由计数存储器得到的数据，对代表上述输出的矩阵的逆矩阵进行卷积操作，更准确地求得各PMT 3的放大倍数的变化。
第六，虽然在闪烁照相机***中，对位置运算电路5的输出X、Y、Z可以进一步作空间非线性修正及能量不均匀性修正。但把本发明用于这样的***时，可以把采样保持及A/D变换器11、脉冲幅度分析器14兼作该***的采样保持及A/D变换器、脉冲幅度分析器。
第七，本发明不仅适用于闪烁照相机，对具有一个以上的闪烁器和多个排列的PMT的其它放射线位置检测器等也适用。例如，多重限幅的ECT装置（发射型计算机断层摄相装置）。
另外，在图2所示的第二个实施例中，还可以把通常测定模式的完全能量信号***与修正模式的不完全能量信号***分开。
如上所述，根据本发明的PMT放大倍数的稳定装置，由于不用基准光源，因而不受温度变化和老化的影响，可使各PMT保持一定的放大倍数。所以能防止放射线位置检测器的均匀性、空间分辨能力和能量分辨能力等各种特性的退化。
并且，由于是并行地采取各PMT放大倍数的数据，因此能在短时间内进行修正。
根据本发明的PMT放大倍数的稳定装置，可用于由闪烁器和多个PMT组成的放射线位置检测器，自动地稳定PMT的放大倍数。特别适用于具有多个PMT的闪烁照相机及ECT装置，而且能在短时间内稳定各PMT的放大倍数。
Claims (6)
1、在由闪烁器、排列在闪烁器背面且接受闪烁器的闪烁光的多个光电倍增管、由多个光电倍增管的输出计算闪烁器内发光点位置后产生位置信号的位置运算电路所组成的放射线位置检测器中的光电倍增管放大倍数的稳定装置，其特征在于包括以下部分：按照相邻的光电倍增管彼此属于不同的组这一规则，把所说的光电倍增管群分为多个组，按组把每个光电倍增管输出信号进行相加的装置；根据所说的位置信号确定出距发光点最近的光电倍增管的装置；对被确定的光电倍增管所属组的相加信号进行波幅分析的装置；把所说的相加信号的波幅分析之结果作为距发光点最近的光电倍增管的统计数据而进行收集的装置；根据所说的数据收集装置所获得的各光电倍增管波幅分析的统计数据，对该光电倍增管或者其放大器***的放大倍数进行控制的装置。
2、根据权利要求1所说的光电倍增管放大倍数的稳定装置，其特征在于在相加装置和波幅分析装置之间设置一个开关装置，从各组的相加信号中选出一个并馈给所说的波幅分析装置。
3、根据权利要求1所说的光电倍增管放大倍数的稳定装置，其特征在于在相加装置和波幅分析装置之间设置一个最大检测装置，从各组的相加信号中选出最大的相加信号，并把被选出的最大相加信号馈给所说的波幅分析装置。
4、根据权利要求3所说的光电倍增管放大倍数的稳定装置，其特征存在于设有一个符合检测装置，用以检测确定装置的输出信号和表示最大相加信号所属组的信号之间的相符，所说的确定装置是用于由位置信号来确定距发光点最近的光电倍增管的，所说的最大相加信号是由所说的最大检测装置选出的，并且通过所说的符合检测装置来控制所说的数据收集装置。
5、根据权利要求1至4中的任一项所说的光电倍增管放大倍数的稳定装置，其特征在于根据位置信号确定距发光点最近的光电倍增管的装置来确定各光电倍增管的调谐点的范围。
6、根据权利要求1至5中的任一项所说的光电倍增管放大倍数的稳定装置，其特征在于所说的统计数据的收集装置是计数存储器。
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|---|---|---|---|
| CN 86106216 CN1009222B (zh) | 1986-08-23 | 1986-08-23 | 光电倍增管放大倍数的稳定装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101460864B (zh) * | 2006-09-19 | 2012-02-01 | 株式会社岛津制作所 | 核医学诊断装置的闪烁体阵列的识别机构所需的参数的决定方法 |
| CN103645491A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-03-19 | 中国科学院高能物理研究所 | 放射源定位方法、装置及*** |
-
1986
- 1986-08-23 CN CN 86106216 patent/CN1009222B/zh not_active Expired
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN101460864B (zh) * | 2006-09-19 | 2012-02-01 | 株式会社岛津制作所 | 核医学诊断装置的闪烁体阵列的识别机构所需的参数的决定方法 |
| CN103645491A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-03-19 | 中国科学院高能物理研究所 | 放射源定位方法、装置及*** |
| CN103645491B (zh) * | 2013-11-25 | 2016-12-07 | 中国科学院高能物理研究所 | 放射源定位方法、装置及*** |
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| CN1009222B (zh) | 1990-08-15 |
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| Becker | Parity of the 5.83-MeV State of N 14 | |
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