伽马射线探测器和伽马射线的处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种伽马射线探测器和伽马射线的处理方法。其中，伽马射线探测器包括：编号为A1至An的n个闪烁晶体，其中，n个闪烁晶体并列设置，并且闪烁晶体Ai与闪烁晶体Ai+1端对端设置；第一光电转换器，设置在闪烁晶体A1的第一端；第二光电转换器，设置在闪烁晶体An的第一端；以及处理电路，与第一光电转换器和第二光电转换器均相连接，用于接收第一脉冲和第二脉冲，并根据第一脉冲和第二脉冲计算伽马射线的入射位置和/或校正伽马射线的能量。通过本发明，解决了现有伽马射线探测技术中轴向分辨率较低和伽马射线能量测量准确度低的问题，进而达到了提高伽马射线探测器测量精度的目的。
【专利说明】伽马射线探测器和伽马射线的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及探测【技术领域】，具体而言，涉及一种伽马射线探测器和伽马射线的处
理方法。
【背景技术】
[0002]在地质勘探领域，不同的地层，放射性元素的含量和种类不同，利用伽马射线探测器探测地层中伽马射线的强度可以区分地层以及确定地层元素。图1是现有技术中常用的伽马射线探测器的结构示意图，如图1所示，目前的伽马射线探测器一般由一块闪烁晶体A和设置在该闪烁晶体A—端的光电倍增管R组成，当有伽马射线射入闪烁晶体时会有闪烁光产生，由光电倍增管收集光电子，成倍放大后在输出端产生脉冲电流，图1中标号Y 1、Y2、Y3和Y 4均表示伽马射线，Eh表示地层厚度。通过一定的方法对电脉冲信号进行处理和采集，得到与地层及地层元素相关的信息。由于伽马射线能量的不确定性，及入射时间和方向的随机性，现有技术中的伽马射线探测器只能在大于闪烁晶体长度的范围内进行地层及地层元素信息的处理，无法分辨伽马射线是从晶体的哪个位置射入的，存在地层分辨率较低的弊端，另外，由于晶体本身对射线激发的闪烁光的吸收，导致能量测量的准确度下降。
[0003]针对原有伽马射线探测技术中轴向分辨率以及能量测量准确度低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种伽马射线探测器和伽马射线的处理方法，以解决现有伽马射线探测技术中轴向分辨率以及能量测量准确度低的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种伽马射线探测器，包括:编号为A1至An的n个闪烁晶体，其中，n个闪烁晶体并列设置，并且闪烁晶体Ai与闪烁晶体Ai+1端对端设置，n为2以上的自然数，i依次取I至n-1 ;第一光电转换器，设置在闪烁晶体A1的第一端,其中，闪烁晶体八工的第一端为远离闪烁晶体A2的一端；第二光电转换器，设置在闪烁晶体An的第一端，其中，闪烁晶体An的第一端为远离闪烁晶体Alri的一端；以及处理电路，与第一光电转换器和第二光电转换器均相连接，用于接收第一脉冲和第二脉冲，并根据第一脉冲和第二脉冲计算伽马射线的入射位置和/或校正伽马射线的能量，其中，第一脉冲为第一光电转换器输出的脉冲，第二脉冲为第二光电转换器输出的脉冲。
[0006]进一步地，伽马射线探测器还包括:导光体，导光体的个数为多个，其中，导光体设置在第一位置、第二位置和第三位置中的至少之一位置处，第一位置为每两个相邻的闪烁晶体之间的位置，第二位置为闪烁晶体A1的第一端，第三位置为闪烁晶体An的第一端。
[0007]进一步地，伽马射线探测器还包括:壳体，其中，n个闪烁晶体、第一光电转换器、第二光电转换器和多个导光体均设置在壳体内。
[0008]进一步地，伽马射线探测器还包括:第一管座，设置在壳体内，用于承载第一光电转换器；第二管座，设置在壳体内，用于承载第二光电转换器；第一堵头，设置在壳体的第一端；第二堵头，设置在壳体的第二端；第一减震部件，设置在第一堵头与第一管座之间；以及第二减震部件，设置在第二堵头与第二管座之间。
[0009]进一步地，伽马射线探测器还包括:屏蔽体，屏蔽体的个数为多个，其中，屏蔽体套设在壳体的第一环绕部分、第二环绕部分、第三环绕部分和第四环绕部分中的至少之一环绕部分处，其中，第一环绕部分为环绕每个导光体的壳体部分，第二环绕部分为环绕每个闪烁晶体的壳体部分，第三环绕部分为环绕第一光电转换器的壳体部分，第四环绕部分为环绕第二光电转换器的壳体部分。
[0010]进一步地，n个闪烁晶体中任意两个闪烁晶体的晶体材料相同或不同。
[0011]进一步地，多个导光体中任意两个导光体的光学透过率相同或不同。
[0012]进一步地，第一脉冲和第二脉冲均为电脉冲，处理电路包括:放大器，与第一光电转换器和第二光电转换器均相连接，用于将第一脉冲和第二脉冲进行缓冲放大和整形；模数转换器，与放大器相连接，用于采集第一脉冲和第二脉冲的脉冲幅度或面积，并输出与脉冲幅度或面积对应的数字信号；以及处理器，与模数转换器相连接，用于计算表示第一脉冲和第二脉冲的数字信号的差异值，并根据差异值和闪烁晶体对闪烁光的衰减系数计算伽马射线的入射位置和校正后的能量。
[0013]进一步地,第一脉冲和第二脉冲均为电脉冲,处理电路包括:放大器,与第一光电转换器和第二光电转换器均相连接，用于将第一脉冲和第二脉冲进行缓冲放大和整形；第一逻辑运算器，与放大器相连接，用于获得第一脉冲和第二脉冲的差异信号；第二逻辑运算器，与第一逻辑运算器相连接，用于根据差异信号和闪烁晶体对闪烁光的衰减系数计算得到伽马射线的入射位置和/或校正后的伽马射线的能量。
[0014]为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种伽马射线的处理方法，应用于目标伽马射线探测器，目标伽马射线探测器的两端均具有光电转换器，处理方法包括:接收第一脉冲和第二脉冲，其中，第一脉冲为第一光电转换器输出的脉冲，第二脉冲为第二光电转换器输出的脉冲，第一光电转换器为设置在目标伽马射线探测器第一端的光电转换器，第二光电转换器为设置在目标伽马射线探测器第二端的光电转换器；以及根据第一脉冲和第二脉冲计算伽马射线的入射位置和/或校正伽马射线的能量。
[0015]进一步地，目标伽马射线探测器还包括闪烁晶体，第一脉冲和第二脉冲均为电脉冲，根据第一脉冲和第二脉冲计算伽马射线的入射位置和/或校正伽马射线的能量包括:确定第一脉冲和第二脉冲对应的幅度值或面积值；确定第一脉冲的幅度值或面积值和第二脉冲的幅度值或面积值的差异值；以及根据差异值和闪烁晶体对闪烁光的衰减系数计算入射位置和/或校正伽马射线的能量。
[0016]进一步地，目标伽马射线探测器还包括闪烁晶体，第一脉冲和第二脉冲均为电脉冲，根据第一脉冲和第二脉冲计算伽马射线的入射位置和/或校正伽马射线的能量包括:确定第一脉冲和第二脉冲对应的幅度信号或面积信号；确定第一脉冲的幅度信号或面积信号和第二脉冲的幅度信号或面积信号的差异信号；以及根据差异信号和闪烁晶体对闪烁光的衰减系数直接输出伽马射线的入射位置和/或校正后的伽马射线的能量。
[0017]进一步地，第一脉冲和第二脉冲均为电脉冲，根据第一脉冲和第二脉冲校正伽马射线的能量包括:确定第一脉冲和第二脉冲对应的幅度值或面积值；确定第一脉冲的幅度值或面积值和第二脉冲的幅度值或面积值的几何平均值或算术平均值或加权平均值；以及以第一脉冲的幅度值或面积值和第二脉冲的幅度值或面积值的几何平均值或算数平均值或加权平均值，代替第一脉冲和/或第二脉冲的幅度值或面积值作为伽马射线的能量测量值。
[0018]进一步地，在根据第一脉冲和第二脉冲校正伽马射线的能量之后，处理方法还包括:将校正能量后的伽马射线应用于目标装置，其中，目标装置为测量伽马射线的计数率、能窗或能谱的装置。
[0019]本发明采用具有以下结构的伽马射线探测器:编号为A1至An的n个闪烁晶体，其中，n个闪烁晶体并列设置，并且闪烁晶体Ai与闪烁晶体Ai+1端对端设置，n为2以上的自然数，i依次取I至n-1 ;第一光电转换器，设置在闪烁晶体A1的第一端，其中，闪烁晶体A1的第一端为远离闪烁晶体A2的一端；第二光电转换器，设置在闪烁晶体An的第一端，其中，闪烁晶体An的第一端为远离闪烁晶体Alri的一端；以及处理电路，与第一光电转换器和第二光电转换器均相连接，用于接收第一脉冲和第二脉冲，并根据第一脉冲和第二脉冲计算伽马射线的入射位置和/或校正伽马射线的能量，其中，第一脉冲为第一光电转换器输出的脉冲，第二脉冲为第二光电转换器输出的脉冲。通过设置多个并列设置的闪烁晶体，并且这多个闪烁晶体端对端设置，以及在并列设置的闪烁晶体的最两端分别设置光电转换器，实现了能够分别从闪烁晶体的两侧对光信号进行接收和处理，进而依据闪烁晶体对走过不同光程的闪烁光能量衰减不同，以及得到的两个光信号对应的电压幅度或面积，准确计算伽马射线的入射位置和/或校正伽马射线的能量，解决了现有技术中轴向分辨率较低和伽马射线能量测量准确度低的问题，进而达到了提高伽马射线探测器测量精度的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0021]图1是根据相关技术的伽马射线探测器的结构示意图；
[0022]图2是根据本发明实施例的伽马射线探测器的剖面图；
[0023]图3是根据本发明优选实施例的伽马射线探测器的剖面图；以及
[0024]图4是根据本发明实施例的伽马射线的处理方法流程图。
【具体实施方式】
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0026]本发明实施例提供了一种伽马射线探测器，以下对本发明实施例所提供的伽马射线探测器进行具体介绍:
[0027]图2是根据本发明实施例的伽马射线探测器的剖面图，如图2所示，本发明实施例的伽马射线探测器主要包括多个闪烁晶体、第一光电转换器21、第二光电转换器22和处理电路(图中未示出)，其中:
[0028]多个闪烁晶体的编号为A1至An，n个闪烁晶体并列设置，并且闪烁晶体Ai与闪烁晶体Ai+1端对端设置，i依次取I至n-1，即，n个闪烁晶体以端对端的方式串联形成条状晶体总成，晶体总成的两端面处为光学端窗SI和S2，n为2以上的自然数，图2中示意性示出了由3个闪烁晶体(即n=3)所形成的伽马射线探测器的剖面图。
[0029]第一光电转换器21设置在闪烁晶体A1的第一端,其中，闪烁晶体A1的第一端为远离闪烁晶体A2的一端，即，第一光电转换器21设置在晶体总成的一个端面处，用于从光学端窗SI处接收伽马射线穿过晶体总成传出的光子，并将接收到的光子转换成电脉冲，在本发明实施例中，第一光电转换器21可以为光电倍增管，也可以是其它能够进行光子接收并进行光电转换的器件。
[0030]第二光电转换器22设置在闪烁晶体An的第一端，其中，闪烁晶体An的第一端为远离闪烁晶体Alri的一端，即，第二光电转换器22设置在晶体总成的另一端面处，用于从光学端窗S2处接收伽马射线穿过晶体总成传出的光子，并将接收到的光子转换成电脉冲，在本发明实施例中，第二光电转换器22同样可以为光电倍增管，也可以是其它能够进行光子接收并进行光电转换的器件。
[0031]处理电路与第一光电转换器21和第二光电转换器22均相连接，用于接收第一脉冲和第二脉冲，并根据第一脉冲和第二脉冲计算伽马射线的入射位置和/或校正伽马射线的能量，其中，第一脉冲为第一光电转换器21输出的脉冲，第二脉冲为第二光电转换器22输出的脉冲。
[0032]通过上述结构的伽马射线探测器，由于探测器具有多个闪烁晶体，伽马射线只有射入闪烁晶体时才会产生闪烁光，通过在晶体总成的两端连接两个光电转换器，当有伽马射线射入闪烁晶体并产生闪光时，光束可以分别通过各自的传输路径向两端传输，并到达两个光电转换器，由于闪烁晶体对走过不同光程的闪烁光的能量衰减不同，所以当伽马射线射入晶体，所激发出的光子向晶体总成两端面传输走过的光程不同时，能量衰减就不同，因此，通过处理电路对来自两个光电转换器的脉冲信号进行处理，可以获得两个脉冲的幅度(或面积)差异，进而基于该幅度(或面积)差异计算出伽马射线的入射位置和/或校正伽马射线的能量，比如当射线从晶体Al (或晶体A3)入射时，左右(或右左)两边的光电转换器输出的脉冲幅度(或面积)相差较大；当射线从晶体A2入射时，左右两边的光电转换器输出的脉冲幅度(或面积)相差较小。
[0033]本发明实施例所提供的伽马射线探测器，通过设置多个并列设置的闪烁晶体，并且这多个闪烁晶体端对端设置，以及在并列设置的闪烁晶体的最两端分别设置光电转换器，实现了分别从闪烁晶体的两侧对光信号进行接收和处理，进而能够根据与两个光信号对应的脉冲信号及闪烁晶体对不同光程和能量的伽马射线的衰减效应，准确计算伽马射线的入射位置和/或校正伽马射线的能量，解决了现有伽马射线探测器轴向分辨率和能量分辨率较低的问题，即，解决了现有技术中伽马射线能量测量准确度低的问题，进而达到了提高伽马射线探测器测量精度的效果。
[0034]在本发明实施例中，多个闪烁晶体中任意两个闪烁晶体的晶体材料可以相同，也可以不相同，在本发明实施例中，多个闪烁晶体可以均采用碘化钠晶体，也可以均采用碘化铯晶体，还可以既包括碘化钠晶体，又包括碘化铯晶体，进一步地，所有以伽马射线入射与物质相互作用并产生闪烁光为机理的闪烁体都可以作为上述闪烁晶体的替代，比如锗酸铋(BGO)晶体和漠化俩(LaB3r)晶体等。
[0035]通过在一个伽马射线探测器中使用不同材料的晶体，由于不同材料的晶体对射线的响应有差别，使用这种结构的探测器可以检测出这种差别，达到了提高伽马射线探测器探测精度的效果，提高了伽马探测器的适应范围。
[0036]具体地，第一光电转换器输出的第一脉冲和第二光电转换器输出的第二脉冲均为电脉冲，处理电路主要有两种结构组成方式，方式一:处理电路主要包括放大器、模数转换器和处理器，其中:
[0037]放大器与第一光电转换器和第二光电转换器均相连接，用于将第一脉冲和第二脉冲进行缓冲、放大和整形；
[0038]模数转换器与放大器相连接，用于采集第一脉冲和第二脉冲的电压幅度(或面积)，并输出与脉冲电压幅度(或面积)对应的数字信号；
[0039]处理器与模数转换器相连接，用于计算与数字信号对应的位置和能量，得到伽马射线的入射位置和校正后的能量。具体地，主要是计算表示第一脉冲和第二脉冲的数字信号的差异值，然后，根据差异值和闪烁晶体对闪烁光的衰减系数计算伽马射线的入射位置和校正后的能量，其中，差异值为差值或比值或对数值。
[0040]方式二:处理电路主要包括放大器、第一逻辑运算器和第二逻辑运算器，其中:
[0041]放大器与第一光电转换器和第二光电转换器均相连接，用于将第一脉冲和第二脉冲进行缓冲放大和整形。
[0042]第一逻辑运算器与放大器相连接，用于获得第一脉冲和第二脉冲的差异信号，其中，第一逻辑运算器为以电路加法器或减法器或乘法器或对数器或差分放大器或比较器为主的逻辑运算器，差异信号为差值信号或比值信号或对数信号。
[0043]第二逻辑运算器与第一逻辑运算器相连接，用于根据差异信号和闪烁晶体对闪烁光的衰减系数计算得到伽马射线的入射位置和/或校正后的伽马射线的能量，其中，第二逻辑运算器可以是以乘法器或比较器或对数器为主的逻辑运算器。
[0044]进一步地，本发明实施例所提供的伽马射线探测器还包括由光学材料形成的导光体，导光体可以单一地设置在每两个相邻的闪烁晶体之间，即，每两个相邻闪烁晶体之间均设置有一个导光体，可以单一地设置在闪烁晶体A1的第一端，可以单一地设置在闪烁晶体An的第一端，还可以在上述三个位置中任意两个或两个以上的位置上均设置导光体，图2中示意图示出了单一地设置在每两个相邻的闪烁晶体之间设置导光体，对应图2中示意性示出的由3个闪烁晶体形成的晶体总成而言，导光体的数量为2，这两个导光体在图2中表示为 B1、B2。
[0045]需要说明的是，图2中只是具有导光体的伽马射线探测器的一种示意图，本发明实施例中，并不限定伽马射线探测器中导光体的总数量小于闪烁晶体的总数量，当根据实际需要，需要在闪烁晶体A1的第一端和/或闪烁晶体An的第一端均设置导光体，对应图2而言，即是在闪烁晶体A1的左端设置导光体，和/或在闪烁晶体A3的右端设置导光体。
[0046]其中，设置在每两个闪烁晶体之间的多个导光体的光学材料可以相同，也可以不相同，在本发明实施例中，多个导光体可以均采用光学透过率相同的光学材料，也可以均采用光学透过率不相同的光学材料，还可以既包括光学透过率相同的光学材料，又包括光学透过率不相同的光学材料。对于某个具体的导光体而言，既可以选择对闪光完全透明的光学材料，即对光完全没有衰减，利用闪烁晶体对光子的衰减来实现本探测器所述功能；也可以选择对闪光有一定衰减作用的材料，从而人为的增加衰减，使幅度(或面积)差异更加明显。
[0047]如前所述，射线只有射入闪烁晶体时才会产生闪光，而射入该导光体就不会产生闪光，电路的米集精度有一定限制，对于在晶体Al右端与晶体A2左端广生的两个闪光，为了区分这个闪光是属于Al的还是A2的，增加导光体进行隔离就可以很好的进行分辨。所以，通过利用导光体将每两个闪烁晶体隔开，更有利于探测器的分层处理。另外，使用对光有衰减的光导材料的导光体还可以更好的对两个光电转换装置输出的电脉冲幅度(或面积)进行分辨。
[0048]更进一步地，本发明实施例的伽马射线探测器还包括壳体，上述n个闪烁晶体、第一光电转换器21、第二光电转换器22和多个导光体均固定设置在壳体内。
[0049]通过利用壳体对上述各个器件进行固定，实现了保持各个器件的相对位置保持不变，以避免测量过程中因为探测器件相对位置的改变影响伽马射线的探测精度，达到了提高探测器准确性的效果。
[0050]图3是根据本发明优选实施例的伽马射线探测器的剖面图，如图3所示，该优选实施例的伽马射线探测器与图2中示出的伽马射线探测器相比，二者区别在于，该优选实施例的伽马射线探测器还包括屏蔽体，其中，屏蔽体的数量与导光体的数量相同也可以不同，对于屏蔽体的数量与导光体的数量相同的情况，在环绕每个导光体的壳体部分上均对应套设一个屏蔽体。图3中示意性示出了对应导光体数量为2的情况，屏蔽体的数量为4，其中，屏蔽体C1套设在导光体B1上，屏蔽体C2套设在导光体B2上，屏蔽体C3套设在第一光电转换器21上,屏蔽体C4套设在第二光电转换器22上，图3中，标号10表不包括闪烁体和导光体的晶体总成。在本发明实施例中，屏蔽体Ci的尺寸可以大于导光体Bi的尺寸，对于这种情况，屏蔽体(；的中间部分设置在导光体Bi上，屏蔽体(；的两端部分分别对应设置在闪烁晶体Ai与闪烁晶体Ag上。
[0051]进一步地，屏蔽体还可以套设在壳体的其它部分处，假设壳体上环绕每个导光体的壳体部分为第一环绕部分，壳体上环绕每个闪烁晶体的壳体部分为第二环绕部分，壳体上环绕第一光电转换器的壳体部分为第三环绕部分，壳体上环绕第二光电转换器的壳体部分为第四环绕部分，则屏蔽体可以套设在壳体的第一环绕部分、第二环绕部分、第三环绕部分和第四环绕部分中的至少之一环绕部分处。
[0052]由于实际测量过程中，除了沿地层水平方向射入闪烁晶体的伽马射线外，还有一定量的杂散伽马射线以一定角度射入闪烁晶体(如图1中的Y3和Y4)，通过在导光体、闪烁晶体或光电转换器上对应地套设屏蔽体，能够屏蔽倾斜入射的伽马射线，尽量保留地层水平方向射来的伽马射线，使测井时地层分辨率更高，进一步提高探测器测量的准确性和精度。因此，屏蔽体的位置可以根据实际需要进行调整。
[0053]进一步地，伽马射线探测器还包括第一管座31、第二管座32、设置在壳体两端的两个堵头(第一堵头41和第二堵头42)和设置在堵头和光电转换器之间的两个减震部件(第一减震部件51和第二减震部件52),其中,第一管座31设置在壳体内，用于承载第一光电转换器21,第二管座32设置在壳体内，用于承载第二光电转换器22,第一减震部件51设置在第一堵头41和第一管座31之间，第二减震部件52设置在第二堵头42和第二管座32之间。在本发明实施例中，减震部件可以是压缩弹簧，还可以是其它能够起到减震作用的器件。[0054]由于闪烁晶体是易碎部件，并且伽马射线探测器内各部件间的光学耦合也需要一定的预紧力，通过设置减震部件，实现了对伽马射线探测器内的部件进行减震和保证各部件间的光学耦合，通过设置堵头，实现了将所有部件集成到壳体内，使其成为一个整体。
[0055]本发明实施例还提供了一种伽马射线的处理方法，该处理方法既可以应用于本发明实施例上述内容所提供的任意一种伽马射线探测器，还可以应用于任意一种两端均具有光电转换器的目标伽马射线探测器，以下对本发明实施例所提供的伽马射线的处理方法进行具体介绍:
[0056]图4是根据本发明实施例的伽马射线的处理方法的流程图，如图4所示，该实施例的伽马射线的处理方法主要包括如下步骤S502和S504:
[0057]S502:接收第一脉冲和第二脉冲，其中，第一脉冲为第一光电转换器输出的电脉冲，第二脉冲为第二光电转换器输出的电脉冲，第一光电转换器为设置在目标伽马射线探测器第一端的光电转换器，第二光电转换器为设置在目标伽马射线探测器第二端的光电转换器；
[0058]S504:根据第一脉冲和第二脉冲计算伽马射线的入射位置和/或校正伽马射线的
倉tfi。
[0059]本发明实施例的伽马射线的处理方法，通过对来自两个光电转换器的脉冲信号进行处理，实现了分别从目标伽马射线探测器的两侧对光信号进行接收和处理，进而能够根据与两个光信号对应的电脉冲信号准确计算伽马射线的入射位置和/或校正伽马射线的能量，解决了现有伽马射线探测器轴向分辨率及能量测量准确度低的问题，进而达到了提高伽马射线探测器的测量精度的效果。在非地质勘探领域，也可以通过本发明所述方法提高伽马射线探测器的轴向分辨率以及能量测量精度。
[0060]由于闪烁晶体对走过不同光程和不同能量的伽马光子的能量衰减不同，所以当伽马射线射入目标伽马射线探测器，所激发出的光子通过目标伽马射线探测器中闪烁晶体向两端面传输走过的光程不同时，能量衰减就不同，因此，通过确定两个脉冲的幅度(或面积)差异，进而基于该差异计算出伽马射线的入射位置和/或校正伽马射线的能量，实现了保证入射位置的计算精确度和伽马射线能量的校准精确度。
[0061]具体地，第一脉冲和第二脉冲均为电脉冲，本发明实施例主要提供了以下三种根据第一脉冲和第二脉冲计算伽马射线的入射位置和/或校正伽马射线的能量的方式:
[0062]方式一，具体包括如下步骤:
[0063]步骤11:利用实验方法测量闪烁晶体对不同能量和不同光程的伽马光子的衰减系数；
[0064]步骤12:确定第一电脉冲与第二电脉冲的电压幅度(或面积)对应信号的数字值；具体的，可以通过模数转换方式确定其数字值；
[0065]步骤13:确定两个数字信号的差异值，该差异值可以为差值、比值、对数差值和对数比值；具体的，可以通过处理器计算的方式确定其对应的数字信号的差异值；
[0066]步骤14:根据上述差异值以及闪烁晶体的衰减系数计算所述伽马射线入射的位置；
[0067]步骤15:根据得到的入射位置和闪烁晶体对闪烁光的衰减系数以及两个脉冲的原始信号幅度(或面积)对所测量闪烁光的能量进行校正，得到校正后的幅度(或面积)，以此代表入射伽马射线的能量测量值。
[0068]以上步骤最终获得伽马射线的入射位置及校正后能量的数字量，还可以通过硬件电路、利用如下方式二获得上述信息的模拟量，从而直接输出入射位置及校正后能量的模拟量信息，方式二具体步骤如下:
[0069]步骤21:利用实验方法测量闪烁晶体对不同能量和不同光程的伽马光子的衰减系数；
[0070]步骤22:确定第一电脉冲与第二电脉冲的电压幅度信号(或面积信号)对应的模拟信号的差异信号，该差异信号可以为差值信号、比值信号、对数值信号，具体的，可以通过加法器或减法器或乘法器或对数器或差分放大器获得所述差异信号；
[0071]步骤23:根据上述差异信号及衰减系数及相应的硬件电路输出代表伽马射线入射位置及校正后能量的模拟信号，通过其它设备传输或记录该位置及能量信息。
[0072]以上两种方法通过实验获得闪烁晶体对闪烁光的衰减系数，继而根据该衰减系数及获得的两个信号幅度(或面积)差异获得伽马射线的入射位置及校正后的能量信息。同时，还可以不根据衰减系数，通过硬件电路和/或软件计算的方法，采用如下方式三得到伽马射线的能量测量值，方式三具体步骤如下:
[0073]步骤31:确定第一脉冲和第二脉冲对应的幅度值或面积值；
[0074]步骤32:获得两路脉冲信号幅度值(或面积值)的几何平均值或算数平均值或加权平均值；
[0075]步骤33:直接以两路脉冲信号幅度值(或面积值)的几何平均值或算数平均值或加权平均值，代替第一脉冲和/或第二脉冲的幅度值或面积值作为所述伽马射线的能量测量值。
[0076]由于晶体不是完全透明的，所以当光子在晶体中传播时会有部分光子被吸收，总能量被衰减，其衰减系数可以用、表示，X与激发光子的伽马射线能量以及光子走过的光程有关，不同材料的晶体或相同材料的不同尺寸或工艺的晶体吸收特性不同，需要通过实际测试获得，而闪烁光的能量与测量出的电脉冲幅度(或面积)成正比关系。
[0077]当有能量为El的闪烁光产生时分别向晶体两端走过dl、d2的光程，两个脉冲的幅度(或面积)差值(或比值)与两个脉冲的能量衰减差值(或比值)成单调函数关系，由此可以得到光子向晶体两端走过的光程差(或光程比)，再根据晶体的长度即可以确定dl、d2的具体值，相当于确定了伽马射线入射晶体的位置。继而根据两个脉冲的幅度(或面积)和各自所走过的光程以及衰减系数计算出伽马射线的能量，从而对伽马射线能量的测量值进行校正。或者可以直接把两个脉冲电压幅度(或面积)的算数平均值或几何平均值或加权平均值作为当前伽马射线的能量测量值，对伽马射线能量做校正。
[0078]以上所述处理方法是根据闪烁光在晶体中走过不同光程时总能量衰减不同的现象，利用两端均具有光电转换器的目标伽马射线探测器，得到两个存在幅度(或面积)差异的电信号；继而根据这两个电信号计算出入射伽马射线的位置以及对能量的衰减进行校正。因此，凡是利用这种差异而无论用什么样的数学方法(比如差值、比值、对数值等)均应包含在本发明的保护范围之内。
[0079]从以上的描述中，可以看出，由于传统的伽马射线探测器不能分辨出伽马射线入射位置，所以测量过程中，轴向分辨率必然受闪烁晶体长度的限制，分辨的地层只能接近或大于闪烁晶体的长度。相对此种传统的伽马射线探测器而言，本发明所提供的伽马射线探测器，可以把伽马射线入射的位置进行精确地轴向位置划分，因此这种探测器大大提高了轴向分辨率。并且，本发明校正了由于晶体本身对闪烁光的吸收导致的能量衰减，从而提高了伽马射线能量测量的准确度。在非地质勘探的探测【技术领域】中，也可以利用本发明来达到提高伽马射线探测器轴向分辨率以及提高能量测量的准确度的效果。
[0080]进一步地，在根据第一脉冲和第二脉冲校正伽马射线的能量之后，本发明实施例的伽马射线的处理方法还包括:将校正能量后的伽马射线应用于目标装置，其中，目标装置为测量伽马射线的计数率、能窗或能谱的装置，即，伽马射线的能量经过校正后，可以用于所有测量伽马射线计数率、能窗或能谱的装置中。
[0081]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种伽马射线探测器，其特征在于，包括: 编号为A1至An的n个闪烁晶体，其中，n个所述闪烁晶体并列设置，并且闪烁晶体Ai与闪烁晶体Ai+1端对端设置，n为2以上的自然数，i依次取I至n-1 ; 第一光电转换器，设置在闪烁晶体A1的第一端，其中，所述闪烁晶体仏的第一端为远离闪烁晶体A2的一端； 第二光电转换器，设置在闪烁晶体An的第一端，其中，所述闪烁晶体An的第一端为远离闪烁晶体Alri的一端；以及 处理电路，与所述第一光电转换器和所述第二光电转换器均相连接，用于接收第一脉冲和第二脉冲，并根据所述第一脉冲和所述第二脉冲计算伽马射线的入射位置和/或校正所述伽马射线的能量，其中，所述第一脉冲为所述第一光电转换器输出的脉冲，所述第二脉冲为所述第二光电转换器输出的脉冲。
2.根据权利要求1所述的伽马射线探测器，其特征在于，所述伽马射线探测器还包括: 导光体，所述导光体的个数为多个，其中，所述导光体设置在第一位置、第二位置和第三位置中的至少之一位置处，所述第一位置为每两个相邻的所述闪烁晶体之间的位置，所述第二位置为所述闪烁晶体A1的第一端，所述第三位置为所述闪烁晶体An的第一端。
3.根据权利要求2所述的伽马射线探测器，其特征在于，所述伽马射线探测器还包括: 壳体， 其中，n个所述闪烁晶体、所述第一光电转换器、所述第二光电转换器和多个所述导光体均设置在所述壳体内。
4.根据权利要求3所述的伽马射线`探测器，其特征在于，所述伽马射线探测器还包括: 第一管座，设置在所述壳体内，用于承载所述第一光电转换器； 第二管座，设置在所述壳体内，用于承载所述第二光电转换器； 第一堵头，设置在所述壳体的第一端； 第二堵头，设置在所述壳体的第二端； 第一减震部件，设置在所述第一堵头与所述第一管座之间；以及 第二减震部件，设置在所述第二堵头与所述第二管座之间。
5.根据权利要求3或4所述的伽马射线探测器，其特征在于，所述伽马射线探测器还包括: 屏蔽体，所述屏蔽体的个数为多个，其中，所述屏蔽体套设在所述壳体的第一环绕部分、第二环绕部分、第三环绕部分和第四环绕部分中的至少之一环绕部分处，其中，所述第一环绕部分为环绕每个所述导光体的壳体部分，所述第二环绕部分为环绕每个所述闪烁晶体的壳体部分，所述第三环绕部分为环绕所述第一光电转换器的壳体部分，所述第四环绕部分为环绕所述第二光电转换器的壳体部分。
6.根据权利要求1或2所述的伽马射线探测器，其特征在于，n个所述闪烁晶体中任意两个所述闪烁晶体的晶体材料相同或不同。
7.根据权利要求2所述的伽马射线探测器，其特征在于，多个所述导光体中任意两个所述导光体的光学透过率相同或不同。
8.根据权利要求1所述的伽马射线探测器，其特征在于，所述第一脉冲和所述第二脉冲均为电脉冲，所述处理电路包括:放大器，与所述第一光电转换器和所述第二光电转换器均相连接，用于将所述第一脉冲和所述第二脉冲进行缓冲放大和整形； 模数转换器，与所述放大器相连接，用于采集所述第一脉冲和所述第二脉冲的脉冲幅度或面积，并输出与所述脉冲幅度或所述面积对应的数字信号；以及 处理器，与所述模数转换器相连接，用于计算表示所述第一脉冲和所述第二脉冲的所述数字信号的差异值，并根据所述差异值和所述闪烁晶体对闪烁光的衰减系数计算所述伽马射线的入射位置和校正后的能量。
9.根据权利要求1所述的伽马射线探测器，其特征在于，所述第一脉冲和所述第二脉冲均为电脉冲，所述处理电路包括: 放大器，与所述第一光电转换器和所述第二光电转换器均相连接，用于将所述第一脉冲和所述第二脉冲进行缓冲放大和整形； 第一逻辑运算器，与所述放大器相连接，用于获得所述第一脉冲和所述第二脉冲的差异信号； 第二逻辑运算器，与所述第一逻辑运算器相连接，用于根据所述差异信号和所述闪烁晶体对闪烁光的衰减系数计算得到所述伽马射线的入射位置和/或校正后的所述伽马射线的能量。
10.一种伽马射线的处理方法，其特征在于，应用于目标伽马射线探测器，所述目标伽马射线探测器的两端均具有光电转换器，所述处理方法包括: 接收第一脉冲和第二脉冲，其中，所述第一脉冲为第一光电转换器输出的脉冲，所述第二脉冲为第二光电转换器输出的脉冲，所述第一光电转换器为设置在所述目标伽马射线探测器第一端的光电转换器，`所述第二光电转换器为设置在所述目标伽马射线探测器第二端的光电转换器；以及 根据所述第一脉冲和所述第二脉冲计算所述伽马射线的入射位置和/或校正所述伽马射线的能量。
11.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，所述目标伽马射线探测器还包括闪烁晶体，所述第一脉冲和所述第二脉冲均为电脉冲，根据所述第一脉冲和所述第二脉冲计算所述伽马射线的入射位置和/或校正所述伽马射线的能量包括: 确定所述第一脉冲和所述第二脉冲对应的幅度值或面积值； 确定所述第一脉冲的幅度值或面积值和所述第二脉冲的幅度值或面积值的差异值；以及 根据所述差异值和所述闪烁晶体对闪烁光的衰减系数计算所述入射位置和/或校正所述伽马射线的能量。
12.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，所述目标伽马射线探测器还包括闪烁晶体，所述第一脉冲和所述第二脉冲均为电脉冲，根据所述第一脉冲和所述第二脉冲计算所述伽马射线的入射位置和/或校正所述伽马射线的能量包括: 确定所述第一脉冲和所述第二脉冲对应的幅度信号或面积信号； 确定所述第一脉冲的幅度信号或面积信号和所述第二脉冲的幅度信号或面积信号的差异彳目号；以及 根据所述差异信号和所述闪烁晶体对闪烁光的衰减系数直接输出所述伽马射线的入射位置和/或校正后的所述伽马射线的能量。
13.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，所述第一脉冲和所述第二脉冲均为电脉冲，根据所述第一脉冲和所述第二脉冲校正所述伽马射线的能量包括: 确定所述第一脉冲和所述第二脉冲对应的幅度值或面积值； 确定所述第一脉冲的幅度值或面积值和所述第二脉冲的幅度值或面积值的几何平均值或算术平均值或加权平均值；以及 以所述第一脉冲的幅度值或面积值和所述第二脉冲的幅度值或面积值的几何平均值或算数平均值或加权平均值，代替所述第一脉冲和/或所述第二脉冲的幅度值或面积值作为所述伽马射线的能量测量值。
14.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，在根据所述第一脉冲和所述第二脉冲校正所述伽马射线的能量之后，所述处理方法还包括: 将校正能量后的所述伽马射线应用于目标装置，其中，所述目标装置为测量所述伽马射线的计数率、能窗 或能谱的装置。
【文档编号】G01T1/202GK103558626SQ201310567701
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】伍军, 郭兴维 申请人:北京华脉世纪石油科技有限公司