专利名称：一种监测加速器单脉冲剂量变化的方法及其电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及辐射检测技术领域，特别是对辐射成像系统中加速器单脉冲剂量变化的实时监测方法及其电路。
背景技术：
在集装箱检测、工业CT等辐射成像系统中，加速器单脉冲剂量的变化将影响所成图像的质量。因此，需要对加速器单脉冲剂量的变化进行实时监测，同时对其做相应的校正。传统监测方法是在探测器阵列的边上，再增加一组探测器来监测加速器单脉冲剂量的变化。使用这种方法存在如下缺点1.剂量监测探测器距离加速器较远，统计涨落大；2.剂量监测探测器放在加速器束流的边缘处，受加速器剂量角分布影响大，不能很好地反映加速器单脉冲剂量的变化；3.如果被检物体遮挡了剂量监测探测器，则剂量监测探测器完全失去监测剂量的作用。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺点，本发明的目的是提供一种监测加速器单脉冲剂量变化的方法及其电路。它的使用不因被检物体的位置而受影响，同时具有统计涨落小，监测准确的优点。
为了实现上述的发明目的，本发明采用如下技术方案一种监测加速器单脉冲剂量变化的方法，其步骤为①将加速器产生的束流脉冲经过穿透电离室。
②从穿透电离室输出的电流脉冲经低噪声电荷灵敏前置放大器进行积分放大并转换为电压脉冲。
③电压脉冲经CR-RC有源滤波成形电路滤波得到幅度和加速器单脉冲剂量成正比的成形脉冲。
④峰位自检测电路使用过零比较的方法定位成形脉冲的峰位，并产生采样/保持控制信号送到峰展宽电路。
⑤峰展宽电路通过采样/保持控制信号实现对成形脉冲的展宽，展宽后的脉冲信号由缓冲级电路输出。
⑥输出的脉冲信号经A/D转换后由数据采集电路采集，得到加速器单脉冲剂量变化的信息。
实现上述方法的电路，其结构特点是，它包括峰位自检测电路和依次连接的穿透电离室、低噪声电荷灵敏前置放大器、CR-RC有源滤波成形电路、峰展宽电路、缓冲级电路及数据采集电路。CR-RC有源滤波成形电路的输出经峰位自检测电路与峰展宽电路的输入连接。
在上述的电路中，所述低噪声电荷灵敏前置放大器包括电阻一、电容一和放大器芯片一。电阻一和电容一并联连接在放大器芯片一的两端。
在上述的电路中，所述CR-RC有源滤波成形电路包括依次串联的放大器芯片二、放大器芯片三、放大器芯片四和与各放大器芯片并联连接的电阻、电容。
在上述的电路中，所述峰位自检测电路包括过零比较器芯片一、过零比较器芯片二、峰位信号成形芯片一、峰位信号成形芯片二、放大器芯片五和电阻、电容。一路信号经放大器芯片五和过零比较器芯片一输出到峰位信号成形芯片一，另一路信号经过零比较器芯片二输出到峰位信号成形芯片二，成形芯片二的输出连接到成形芯片一的CLR端。
在上述的电路中，所述峰展宽电路包括采样/保持芯片和电阻二、电阻三、电容二。CR-RC有源滤波成形电路的输出经电阻二连接到采样/保持芯片的输入端，峰位自检测电路的输出经电阻三连接到采样/保持芯片的LOGIC端，采样/保持芯片的HOLDCAP端经电容二接地。
在上述的电路中，所述缓冲级电路包括依次连接的电阻四、跟随器芯片和电阻五。
在上述的电路中，所述放大器芯片一的型号为AD795，所述放大器芯片二、放大器芯片三、放大器芯片四和放大器芯片五的型号为OP37，所述过零比较器芯片一和过零比较器芯片二的型号为MAX907，所述峰位信号成形芯片一和峰位信号成形芯片二的型号为74HC221，所述采样/保持芯片的型号为LF298，所述跟随器芯片的型号为LM310。
本发明由于采用了上述设计，使用通常用来监测加速器平均剂量变化的穿透电离室信号来监测加速器单脉冲剂量的变化，从穿透电离室信号中取出反应单脉冲剂量变化的电流信息，放大成形并进行峰位展宽后输入到数据采集电路，从而可对图像进行单脉冲剂量变化的实时校正。同现有技术相比，本发明使用了峰位自检测技术，无需外部同步信号，不受被检物体位置的影响，具有统计涨落小，监测准确的优点。
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的工作原理图；图2为低噪声电荷灵敏前置放大器的电路结构图；图3为CR-RC有源滤波成形电路的电路结构图；图4为峰位自检测电路的电路结构图；图5为峰展宽电路的电路结构图；图6为缓冲级电路的电路结构图。
具体实施例方式
参看图1至图6，实现本发明方法的电路包括峰位自检测电路和依次连接的穿透电离室、低噪声电荷灵敏前置放大器、CR-RC有源滤波成形电路、峰展宽电路、缓冲级电路及数据采集电路。CR-RC有源滤波成形电路的输出经峰位自检测电路与峰展宽电路的输入连接。低噪声电荷灵敏前置放大器包括电阻一R1、电容一C12和型号为AD795的放大器芯片一U1，电阻一R1和电容一C12并联连接在放大器芯片一U1的两端。CR-RC有源滤波成形电路包括依次串联的型号均为OP37的放大器芯片二U3、放大器芯片三U4、放大器芯片四U5和电阻、电容。峰位自检测电路包括型号为MAX907的过零比较器芯片一U13A、型号为MAX907的过零比较器芯片二U13B、型号为74HC221的峰位信号成形芯片一U15B、型号为74HC221的峰位信号成形芯片二U15A、型号为OP37的放大器芯片五U6和电阻、电容。峰位自检测电路中的一路信号经放大器芯片五U6和过零比较器芯片一U13A输出到峰位信号成形芯片一U15B，另一路信号经过零比较器芯片二U13B输出到峰位信号成形芯片二U15A，成形芯片二U15A的输出连接到成形芯片一U15B的CLR端。峰展宽电路包括型号为LF298的采样/保持芯片U11和电阻二R29、电阻三R34、电容二CH1。CR-RC有源滤波成形电路的输出经电阻二R29连接到采样/保持芯片U11的输入端，峰位自检测电路的输出经电阻三R34连接到采样/保持芯片U11的LOGIC端，采样/保持芯片U11的HOLDCAP端经电容二CH1接地。缓冲级电路包括依次连接的电阻四R28、型号为LM310的跟随器芯片U10和电阻五R33。
本发明使用时的步骤为①将加速器产生的束流脉冲经过穿透电离室。
②从穿透电离室输出的电流脉冲INPUT经低噪声电荷灵敏前置放大器进行积分放大并转换为输出的电压脉冲PREOUT。
③电压脉冲PREOUT经CR-RC有源滤波成形电路中的有源滤波和有源低通滤波得到幅度和加速器单脉冲剂量成正比的成形脉冲SHAPEOUT。
④峰位自检测电路使用过零比较的方法定位成形脉冲SHAPEOUT的峰位，并产生采样/保持控制信号S/H送到峰展宽电路。
⑤峰展宽电路通过采样/保持控制信号S/H实现对成形脉冲SHAPEOUT的展宽，展宽后的脉冲信号S/HOUT经缓冲级电路输出脉冲信号OUTPUT。
⑥缓冲级电路输出的脉冲信号OUTPUT经A/D转换后由数据采集电路采集，得到加速器单脉冲剂量变化的信息。
权利要求
1.一种监测加速器单脉冲剂量变化的方法，其步骤为①将加速器产生的束流脉冲经过穿透电离室；②从穿透电离室输出的电流脉冲经低噪声电荷灵敏前置放大器进行积分放大并转换为电压脉冲；③电压脉冲经CR-RC有源滤波成形电路滤波得到幅度和加速器单脉冲剂量成正比的成形脉冲；④峰位自检测电路使用过零比较的方法定位成形脉冲的峰位，并产生采样/保持控制信号送到峰展宽电路；⑤峰展宽电路通过采样/保持控制信号实现对成形脉冲的展宽，展宽后的脉冲信号由缓冲级电路输出；⑥输出的脉冲信号经A/D转换后由数据采集电路采集，得到加速器单脉冲剂量变化的信息。
2.实现如权利要求1所述的监测加速器单脉冲剂量变化方法的电路，其特征在于，它包括峰位自检测电路和依次连接的穿透电离室、低噪声电荷灵敏前置放大器、CR-RC有源滤波成形电路、峰展宽电路、缓冲级电路及数据采集电路，CR-RC有源滤波成形电路的输出经峰位自检测电路与峰展宽电路的输入连接。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述低噪声电荷灵敏前置放大器包括电阻一(R1)、电容一(C12)和放大器芯片一(U1)，电阻一(R1)和电容一(C12)并联连接在放大器芯片一(U1)的两端。
4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述CR-RC有源滤波成形电路包括依次串联的放大器芯片二(U3)、放大器芯片三(U4)、放大器芯片四(U5)和与各放大器芯片并联连接的电阻、电容。
5.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述峰位自检测电路包括过零比较器芯片一(U13A)、过零比较器芯片二(U13B)、峰位信号成形芯片一(U15B)、峰位信号成形芯片二(U15A)、放大器芯片五(U6)和电阻、电容，一路信号经放大器芯片五(U6)和过零比较器芯片一(U13A)输出到峰位信号成形芯片一(U15B)，另一路信号经过零比较器芯片二(U13B)输出到峰位信号成形芯片二(U15A)，成形芯片二(U15A)的输出连接到成形芯片一(U15B)的CLR端。
6.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述峰展宽电路包括采样/保持芯片(U11)和电阻二(R29)、电阻三(R34)、电容二(CH1)，CR-RC有源滤波成形电路的输出经电阻二(R29)连接到采样/保持芯片(U11)的输入端，峰位自检测电路的输出经电阻三(R34)连接到采样/保持芯片(U11)的LOGIC端，采样/保持芯片(U11)的HOLDCAP端经电容二(CH1)接地。
7.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述缓冲级电路包括依次连接的电阻四(R28)、跟随器芯片(U10)和电阻五(R33)。
8.根据权利要求3、4、5、6或7所述的电路，其特征在于，所述放大器芯片一(U1)的型号为AD795，所述放大器芯片二(U3)、放大器芯片三(U4)、放大器芯片四(U5)和放大器芯片五(U6)的型号为OP37，所述过零比较器芯片一(U13A)和过零比较器芯片二(U13B)的型号为MAX907，所述峰位信号成形芯片一(U15B)和峰位信号成形芯片二(U15A)的型号为74HC221，所述采样/保持芯片(U11)的型号为LF298，所述跟随器芯片(U10)的型号为LM310。
全文摘要
一种监测加速器单脉冲剂量变化的方法及其电路，涉及辐射检测技术领域。本发明方法的步骤为将加速器的束流脉冲经过穿透电离室，穿透电离室输出的电流脉冲经低噪声电荷灵敏前置放大器进行积分放大，转换为电压脉冲。电压脉冲经CR－RC有源滤波成形电路滤波得到成形脉冲。峰位自检测电路定位成形脉冲的峰位，并产生采样/保持控制信号送到峰展宽电路。峰展宽电路通过采样/保持控制信号实现对成形脉冲的展宽并由缓冲级电路输出。输出的脉冲信号经A/D转换后由数据采集电路采集，得到加速器单脉冲剂量变化的信息。本发明的使用不因被检物体的位置而受影响，同时具有统计涨落小，监测准确的优点。
文档编号G01N23/04GK1749739SQ20041000955
公开日2006年3月22日 申请日期2004年9月14日 优先权日2004年9月14日
发明者朱维彬, 李元景, 李玉兰, 高文焕, 王少峰 申请人:清华同方威视技术股份有限公司, 清华大学