确定PMT光子计数探测器校准参数的方法及系统与流程

专利2026-02-12  18


本发明涉及光电,尤其涉及一种确定pmt光子计数探测器校准参数的方法及系统。


背景技术:

1、pmt(photomultiplier tube,光电倍增管)光子计数探测器,通常由pmt以及配套的高压电路、放大电路、脉冲转换电路、脉冲整形驱动电路等组成,其可以探测极微弱光,接收光强与输出脉冲成正比,探测光强量程达6个数量级以上。

2、pmt光子计数探测器在低响应区与高响应区都存在一定的非线性,不同的pmt存在差异。输出下限一般由暗电流和暗噪声决定,一般在100到10000个每秒脉冲数以内为低响应区;高响应一般是每秒脉冲数大于几百万个以上。

3、在对pmt光子计数探测器进行校准时,低响应区一般是暗计数以下使用时需要扣除暗计数即可解决校准问题,高响应区一般是需要输出值低于实际值需要计算补偿,高响应区的最大计数值由最大计数率决定,最大计数率则由两个脉冲的最小分辨时间(脉冲对分辨时间)决定,且每个pmt光子计数器内部电路存在差异导致该时间不同则存在不同的高值响应曲线;藉此,也使得如何精准测量该脉冲对分辨时间成为技术难题。


技术实现思路

1、本发明目的在于公开一种确定pmt光子计数探测器校准参数的方法及系统,以精准有效地确定脉冲对分辨时间。

2、为达上述目的,本发明公开的确定pmt光子计数探测器校准参数的方法,包括:

3、将光强能按梯度线性调控的单色光源一分为二;

4、确定所述单色光源采样的光强分布点和统一的门控时间,在各光强分布点,以参考探测器统计第一分光光束在该门控时间内与光强成线性变化的参考指标;同时,将第二分光光束在按统一的比例进行衰减处理后输送至pmt光子计数探测器,再以脉冲计数器统计所述pmt光子计数探测器在该门控时间内的实际脉冲个数;

5、建立正交的坐标系,所述坐标系以所述参考指标和实际脉冲个数各为一个坐标轴,择取该坐标系在中间响应区的采样数据进行拟合得到线性方程;

6、根据该线性方程计算高响应区中各参考指标所分别对应的理论脉冲个数,将各该理论脉冲个数分别作为补偿后的计数值,然后根据脉冲对补偿方程计算各该高响应区内各采样点所分别对应的脉冲对分辨时间,对各该脉冲对分辨时间取平均后得到所述pmt光子计数探测器最终的脉冲对分辨时间。

7、为达上述目的,本发明还公开一种确定pmt光子计数探测器校准参数的系统,包括:

8、用于将光强能按梯度线性调控的单色光源一分为二的装置;

9、对光路状态进行控制的控制器,所述控制器包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤:

10、步骤s1、确定所述单色光源采样的光强分布点和统一的门控时间,在各光强分布点,以参考探测器统计第一分光光束在该门控时间内与光强成线性变化的参考指标;同时,将第二分光光束在按统一的比例进行衰减处理后输送至pmt光子计数探测器,再以脉冲计数器统计所述pmt光子计数探测器在该门控时间内的实际脉冲个数;

11、步骤s2、建立正交的坐标系,所述坐标系以所述参考指标和实际脉冲个数各为一个坐标轴,择取该坐标系在中间响应区的采样数据进行拟合得到线性方程;

12、步骤s3、根据该线性方程计算高响应区中各参考指标所分别对应的理论脉冲个数,将各该理论脉冲个数分别作为补偿后的计数值,然后根据脉冲对补偿方程计算各该高响应区内各采样点所分别对应的脉冲对分辨时间,对各该脉冲对分辨时间取平均后得到所述pmt光子计数探测器最终的脉冲对分辨时间。

13、基于上述方法及系统,所述脉冲对补偿方程具体为:

14、nout=nin/(1-nin*t);

15、其中,nout为补偿后计数值,nin为实际脉冲个数,t为脉冲对分辨时间。

16、优选地,所述单色光源以可调恒流源作为驱动电源;所述参考探测器可采用pd(photo diode,光电二极管)探测器、pin(positive intrinsic-negative,正-本征-负)传感器、apd(avalanche photo diode,雪崩光电二极管)传感器、光电管或光谱仪。所述参考指标的处理过程包括:以参考探测器对转换后的模拟信号进行放大处理,然后对放大后的模拟信号以adc进行计数,并以得到的计数值作为所述参考指标。

17、藉此,本发明所公开的方法及系统,有效性强、精准度高。

18、下面将参照附图,对本发明作进一步详细的说明。



技术特征:

1.一种确定pmt光子计数探测器校准参数的方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述参考探测器采用pd探测器、pin传感器、apd传感器、光电管或光谱仪。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述脉冲对补偿方程为:

4.根据权利要求1、2或3所述的方法,其特征在于,所述参考指标的处理过程包括:

5.根据权利要求1、2或3所述的方法,其特征在于,所述单色光源以可调恒流源作为驱动电源。

6.一种确定pmt光子计数探测器校准参数的系统,其特征在于,包括:

7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述参考探测器采用pd探测器、pin传感器、apd传感器、光电管或光谱仪。

8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述脉冲对补偿方程为:

9.根据权利要求6、7或8所述的系统,其特征在于,所述参考指标的处理过程包括:

10.根据权利要求6、7或8所述的系统,其特征在于,所述单色光源以可调恒流源作为驱动电源。


技术总结
本发明涉及光电技术领域,公开一种确定PMT光子计数探测器校准参数的方法及系统,以精准有效地确定脉冲对分辨时间。方法包括:将光强能按梯度线性调控的单色光源一分为二;确定单色光源采样的光强分布点和统一的门控时间以获取采样数据;建立坐标系,择取该坐标系在中间响应区的采样数据进行拟合得到线性方程;根据该线性方程计算高响应区中各参考指标所分别对应的理论脉冲个数,将各该理论脉冲个数分别作为补偿后的计数值,然后根据脉冲对补偿方程计算各该高响应区内各采样点所分别对应的脉冲对分辨时间,对各该脉冲对分辨时间取平均后得到PMT光子计数探测器最终的脉冲对分辨时间。

技术研发人员:谢飞,李晓春
受保护的技术使用者:长沙麓邦光电科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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