本发明涉及单源双能成像系统中的x射线探测器，特别是涉及一种量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法。
背景技术：
x射线成像系统按数据获取的射线源能量可分为单能和双能系统。单能系统也称为标准x射线扫描系统，就是指一个射线源，一套x射线探测器及数据采集传输系统，x射线成扇形透射过被检物体，由一列探测器收集x射线穿过被扫描的物体衰减后的射线强度信号，经过处理形成图像，所成的图像只有灰度信息。图像的形成依赖于被检物体的密度和被检物体与x射线的方向。由于此种设备缺乏高级计算机模式识别技术，基本上只能根据图像中物品的形状进行判别，故对操作人员的要求较高，所有操作人员必须经过特别训练。由于单能方式所得到的图像信息有限，所以目前研究主要集中在双能系统。双能系统按x射线源的数目又可以分为单源和双源方式。使用一个x射线源，两套不同响应的探测器，一套响应x射线的高能频谱，一套响应低能频谱，此种成像系统称为单源双能成像系统。
目前单源双能成像系统中两套不同响应的探测器主要由低能闪烁体，滤波片，高能闪烁体以及发光二极管(简称pd)模组组成，其中低能闪烁体主要吸收轫致辐射(bremsstrahlung)中的低能x射线，并经过相应的pd模组转化为电子信号，然后经过滤波片过滤后，高能x射线由高能闪烁体吸收并经过相应的pd模组转化为电子信号。而现有的单源双能成像系统中的x射线探测器的滤波片、低能闪烁体及高能闪烁体的厚度选择并没有一个量化的方法，一般根据实践经验值来进行制备，探测器制备完成之后，通过测试才能评估其性能，浪费财力人力，且周期较长。
因此，有必要提出一种量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法，用于设计x射线探测器前对高低能闪烁体以及滤光片厚度做出预判断选择，以提高后期x射线探测器设计开发的可靠性，节约实验成本。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法，用于解决现有技术中x射线探测器的滤波片、低能闪烁体及高能闪烁体的厚度选择由于没有一个量化的方法，一般根据实践经验值来进行制备，探测器制备完成之后，通过测试才能评估其性能，浪费财力人力，且周期较长等的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法，用于单源双能成像系统中的x射线探测器中，其特征在于，所述方法至少包括：
1)设定被检测物体的材料有效原子序数zt以及被检测物体的厚度ht的范围，满足条件{zt，ht；zmin<＝zt<＝zmax，hmin<＝ht<＝hmax}，其中zmin为被检测物体的材料有效原子序数的最小值，zmax为被检测物体的材料有效原子序数的最大值，hmin为被检测物体的厚度的最小值，hmax为被检测物体的厚度的最大值；
2)在步骤1)设定的范围内选取两种被检测物体zt1及zt2，其中，zt1及zt2分别为两种所述被检测物的材料有效原子序数；
3)设定射线源的最大能量e0；
4)设定接收低能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率的最小值tlmin及最大值tlmax，及设定接收高能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率的最小值thmin及最大值thmax；
5)根据步骤2)、步骤3)及步骤4)选定的条件分别设定低能闪烁体的厚度hdet1的取值范围、滤波片的厚度hf的取值范围及高能闪烁体的厚度hdet2的取值范围，使其满足条件{hdet1，hf，hdet2；tlmin<＝tl(e0，zmax，hmax，hdet1)，tl(e0，zmin，hmin，hdet1)<＝tlmax，thmin<＝th(e0，zmax，hmax，hdet1，hf，hdet2)，th(e0，zmin，hmin，hdet1，hf，hdet2)<＝thmax}，其中，tl(e0，zt，ht，hdet1)为接收低能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率，th(e0，zt，ht，hdet1，hf，hdet2)为接收高能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率；
6)在步骤4)中的取值范围内取步骤5)中的离散型数据并分别计算步骤2)中设定的两种所述被检测物体的tl(e0，zt，ht，hdet1)、th(e0，zt，ht，hdet1，hf，hdet2)及r(e0,zt,ht,hdet1,hf,hdet2)，并依据两种所述被检测物体的所述r(e0,zt,ht,hdet1,hf,hdet2)值计算两种所述被检测物体的分离度d，其中，
7)检索步骤6)中的所述分离度的最大值，选取该最大值对应的低能闪烁体的厚度、滤波片的厚度及高能闪烁体的厚度。
可选地，步骤2)中两种所述被检测物体zt1及zt2的厚度关系满足在相同的射线源的情况下，两种所述被检测物体对射线源发出的射线能量的吸收量相同。
进一步地，两种所述被检测物体zt1及zt2为铁和钛。
进一步地，步骤3)中所述射线源的最大能量e0介于140kev～160kev。
可选地，两种所述被检测物体zt1及zt2为钛和铝或碳和玻璃。
可选地，所述滤波片包括铜片或铝片。
可选地，步骤5)中，接收低能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率tl(e0，zt，ht，hdet1)由以下公式获得：
接收高能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率th(e0，zt，ht，hdet1，hf，hdet2)由以下公式获得：
其中，il为放入所述被检测物体后探测器接收到的低能信号，il0为没有放入所述被检测物体后探测器接收到的低能信号，ih为放入所述被检测物体后探测器接收到的高能信号，ih0为没有放入所述被检测物体后探测器接收到的高能信号，f(e,e0)为射线源发出的x射线能谱，μ(e,zx)为材料zx的x射线衰减系数函数，
进一步地，步骤6)中，两种所述被检测物体的分离度d由以下公式获得：
其中，ht1及ht2分别为两种所述被检测物的厚度。
可选地，步骤6)中，两种所述被检测物体的分离度d由以下公式获得：
其中，ht1及ht2分别为两种所述被检测物的厚度。
本发明还提供一种x射线探测器的制造方法，所述x射线探测器包括低能闪烁体、滤波片、高能闪烁体以及发光二极管模组，所述低能闪烁体、滤波片及高能闪烁体的厚度基于上述所述任意一种的量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法量化选取。
如上所述，本发明的量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法通过在制备x射线探测器之前建立一个数学模型来模拟x射线从发射到探测的整个过程，当在指定射线源以及高低能透射率阈值的条件下，建立一个高能闪烁体的厚度、低能闪烁体的厚度及滤波片的厚度的数据库，然后以此数据库为依据通过改变高能闪烁体的厚度、低能闪烁体的厚度及滤波片的厚度求取分离度d的离散型数据，最终对比查找出分离度d达到最大值时对应的高能闪烁体的厚度、低能闪烁体的厚度及滤波片的厚度即为x射线探测器结构中高能闪烁体、低能闪烁体及滤波片的最优厚度。采用本发明的量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法可以在设计探测器前对高低能闪烁体以及滤波片厚度做出预判断选择，从而增加了后期探测器设计开发的可靠性，节约了实验成本及开发周期。
附图说明
图1显示为本发明的量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法的步骤流程示意图。
元件标号说明
s1～s7步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本发明提供一种量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法，用于单源双能成像系统中的x射线探测器中，其特征在于，所述方法至少包括：
s1，设定被检测物体的材料有效原子序数zt以及被检测物体的厚度ht的范围，满足条件{zt，ht；zmin<＝zt<＝zmax，hmin<＝ht<＝hmax}，其中zmin为被检测物体的材料有效原子序数的最小值，zmax为被检测物体的材料有效原子序数的最大值，hmin为被检测物体的厚度的最小值，hmax为被检测物体的厚度的最大值；
s2，在步骤s1设定的范围内选取两种被检测物体zt1及zt2，其中，zt1及zt2分别为两种所述被检测物的材料有效原子序数；
s3，设定射线源的最大能量e0；
s4，设定接收低能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率的最小值tlmin及最大值tlmax，及设定接收高能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率的最小值thmin及最大值thmax；
s5，根据步骤s2、步骤s3及步骤s4选定的条件分别设定低能闪烁体的厚度hdet1的取值范围、滤波片的厚度hf的取值范围及高能闪烁体的厚度hdet2的取值范围，使其满足条件{hdet1，hf，hdet2；tlmin<＝tl(e0，zmax，hmax，hdet1)，tl(e0，zmin，hmin，hdet1)<＝tlmax，thmin<＝th(e0，zmax，hmax，hdet1，hf，hdet2)，th(e0，zmin，hmin，hdet1，hf，hdet2)<＝thmax}，其中，tl(e0，zt，ht，hdet1)为接收低能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率，th(e0，zt，ht，hdet1，hf，hdet2)为接收高能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率；
s6，在步骤s4中的取值范围内取步骤s5中的离散型数据并分别计算步骤s2中设定的两种所述被检测物体的tl(e0，zt，ht，hdet1)、th(e0，zt，ht，hdet1，hf，hdet2)及r(e0,zt,ht,hdet1,hf,hdet2)，并依据两种所述被检测物体的所述r(e0,zt,ht,hdet1,hf,hdet2)值计算两种所述被检测物体的分离度d，其中，
s7，检索步骤s6中的所述分离度的最大值，选取该最大值对应的低能闪烁体的厚度、滤波片的厚度及高能闪烁体的厚度。
本发明通过在制备x射线探测器之前建立一个数学模型来模拟x射线从发射到探测的整个过程，当在指定射线源以及高低能透射率阈值的条件下，建立一个高能闪烁体的厚度、低能闪烁体的厚度及滤波片的厚度的数据库，然后以此数据库为依据通过改变高能闪烁体的厚度、低能闪烁体的厚度及滤波片的厚度求取分离度d的离散型数据，最终对比查找出分离度d达到最大值时对应的高能闪烁体的厚度、低能闪烁体的厚度及滤波片的厚度即为x射线探测器结构中高能闪烁体、低能闪烁体及滤波片的最优厚度。r值是高低能透射率取对数之后的比值，通过改变被检测物体的材料厚度可以得出特定材料在指定射线源与探测器参数的条件下的r特征曲线，理论上两种不同被检测物体在相同条件下的r特征曲线分离度越大，说明探测器对两种被检测物体的识别效果最好，即此时选择的高能闪烁体的厚度、低能闪烁体的厚度及滤波片的厚度为最优厚度，所以采用本发明的量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法可以在设计探测器前对高低能闪烁体以及滤波片厚度做出预判断选择，从而增加了后期探测器设计开发的可靠性，节约了实验成本及开发周期。
作为示例，步骤s2中两种所述被检测物体zt1及zt2的厚度关系满足在相同的射线源的情况下，两种所述被检测物体对射线源发出的射线能量的吸收量相同。
较佳地，两种所述被检测物体zt1及zt2选择为铁和钛，所述射线源的最大能量e0选择为介于140kev～160kev。选择铁和钛作为被检测物体，设计出的探测器适于使用在安检的场合。
作为示例，两种所述被检测物体zt1及zt2选择为钛和铝或碳和玻璃。
作为示例，所述滤波片包括铜片或铝片。较佳地，所述滤波片为铜片。
作为示例，步骤s5中，接收低能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率tl(e0，zt，ht，hdet1)由以下公式获得：
接收高能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率th(e0，zt，ht，hdet1，hf，hdet2)由以下公式获得：
其中，il为放入所述被检测物体后探测器接收到的低能信号，il0为没有放入所述被检测物体后探测器接收到的低能信号，ih为放入所述被检测物体后探测器接收到的高能信号，ih0为没有放入所述被检测物体后探测器接收到的高能信号，f(e,e0)为射线源发出的x射线能谱，μ(e,zx)为材料zx的x射线衰减系数函数，
作为示例，步骤s6中，两种所述被检测物体的分离度d可由以下公式获得：
其中ht1及ht2分别为两种所述被检测物的厚度。
基于上述量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法，本发明还提供一种x射线探测器的制造方法，该x射线探测器至少包括低能闪烁体、滤波片、高能闪烁体以及发光二极管模组，其中，所述低能闪烁体、滤波片及高能闪烁体的厚度可以采用上述量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法量化选取。
综上所述，本发明通过在制备x射线探测器之前建立一个数学模型来模拟x射线从发射到探测的整个过程，当在指定射线源以及高低能透射率阈值的条件下，建立一个高能闪烁体的厚度、低能闪烁体的厚度及滤波片的厚度的数据库，然后以此数据库为依据通过改变高能闪烁体的厚度、低能闪烁体的厚度及滤波片的厚度求取分离度d的离散型数据，最终对比查找出分离度d达到最大值时对应的高能闪烁体的厚度、低能闪烁体的厚度及滤波片的厚度即为x射线探测器结构中高能闪烁体、低能闪烁体及滤波片的最优厚度。采用本发明的量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法可以在设计探测器前对高低能闪烁体以及滤波片厚度做出预判断选择，从而增加了后期探测器设计开发的可靠性，节约了实验成本及开发周期。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。