一种剂量仪门控电荷积分测量方法及系统与流程

本发明属于辐射探测与剂量测量，尤其涉及一种剂量仪门控电荷积分测量方法及系统。

背景技术：

1、现有商用x、γ闪烁剂量仪主要分为脉冲计数测量模式和连续电荷积分测量模式两种架构，两种模式存在固有技术矛盾，无法同时满足无余晖拖尾、无基线漂移、宽量程线性测量的工程需求。

2、（一）传统脉冲计数模式

3、现有产品采用光电倍增管（pmt）阳极交流耦合、脉冲计数采集方式，设置10~25kev左右的能量甄别阈值。由于闪烁体余晖对应的单光子脉冲等效能量远低于10kev，余晖脉冲无法触发计数，因此高剂量率照射结束后无读数拖尾、归零速度快。但该模式存在致命缺陷：高剂量率场景下极易发生脉冲堆积饱和，测量量程上限低，无法覆盖宽量程辐射监测需求。

4、（二）传统连续电荷积分模式

5、为解决脉冲计数饱和问题，现有技术采用全程电荷积分方案，通过累积光子总电荷计算剂量率，具备量程宽、线性度好的优势。但该架构存在两大核心缺陷：

6、（1）余晖拖尾严重：闪烁体受高强度射线激发后产生毫秒至秒级余晖，余晖弱光子持续产生小幅值信号，全程积分模式会持续累积余晖电荷，导致高剂量转低本底时读数长时间拖尾、无法快速归零，动态测量误差极大；

7、（2）暗电流基线漂移：pmt长期工作时的热电子发射、场致发射产生持续暗电流，全程积分电路会不断累积暗电荷，造成仪器零点漂移、本底读数虚高，高低温环境下误差进一步恶化。

8、现有技术中，尚无方案能够结合脉冲计数“无余晖拖尾”和电荷积分“宽量程线性”的双重优势，仅依靠软件算法修正、数字基线扣除等方式优化，无法从硬件根源解决余晖电荷累积与暗电流漂移问题，制约了高精度宽量程x、γ剂量仪的性能提升。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种剂量仪门控电荷积分测量方法及系统，基于pmt硬件门控逻辑，通过打拿极阈值甄别触发阳极通道切换，实现“有效辐射电荷精准积分、余晖与暗电流全程隔离”，兼顾脉冲计数模式无拖尾、积分模式宽量程线性的双重优势，从硬件根源解决剂量仪基线漂移、高剂量切换拖尾的行业痛点。

2、第一方面，本发明提供一种剂量仪门控电荷积分测量方法，包括：

3、获取剂量仪出厂时标定的等效能量甄别阈值；

4、基于光电倍增管中间打拿极引出脉冲信号，以所述等效能量甄别阈值为比较基准，对所述脉冲信号进行实时电压比较，输出得到反映脉冲信号幅值与所述能量甄别阈值大小关系的甄别结果；

5、根据所述甄别结果，通过时序控制单元实时控制连接光电倍增管阳极的模拟开关在电荷积分测量通道与接地泄放通道之间切换，且所述模拟开关默认置为接地泄放通道，具体为：当所述甄别结果为无效信号时，控制所述模拟开关保持或切换至接地泄放通道，使阳极暗电流经接地泄放通道对地泄放并阻断余晖信号进入积分电路；当所述甄别结果为有效x辐射脉冲或γ辐射脉冲时，控制所述模拟开关由接地泄放通道切换至电荷积分测量通道，使有效辐射电荷经电荷积分测量通道在积分电容中累积；

6、采集积分电路输出电压信号，将所述电压信号换算为辐射剂量率并输出。

7、第二方面，本发明提供一种剂量仪门控电荷积分测量系统，包括：

8、获取模块，配置为获取剂量仪出厂时标定的等效能量甄别阈值；

9、比较模块，配置为基于光电倍增管中间打拿极引出脉冲信号，以所述等效能量甄别阈值为比较基准，对所述脉冲信号进行实时电压比较，输出得到反映脉冲信号幅值与所述能量甄别阈值大小关系的甄别结果；

10、控制模块，配置为根据所述甄别结果，通过时序控制单元实时控制连接光电倍增管阳极的模拟开关在电荷积分测量通道与接地泄放通道之间切换，且所述模拟开关默认置为接地泄放通道，具体为：当所述甄别结果为无效信号时，控制所述模拟开关保持或切换至接地泄放通道，使阳极暗电流经接地泄放通道对地泄放并阻断余晖信号进入积分电路；当所述甄别结果为有效x辐射脉冲或γ辐射脉冲时，控制所述模拟开关由接地泄放通道切换至电荷积分测量通道，使有效辐射电荷经电荷积分测量通道在积分电容中累积；

11、输出模块，配置为采集积分电路输出电压信号，将所述电压信号换算为辐射剂量率并输出。

12、第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的剂量仪门控电荷积分测量方法的步骤。

13、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的剂量仪门控电荷积分测量方法的步骤。

14、本申请的剂量仪门控电荷积分测量方法及系统，获取剂量仪出厂时标定的10~25kev等效能量甄别阈值；从光电倍增管中间打拿极引出脉冲信号，与所述能量甄别阈值进行实时电压比较，输出甄别结果；根据甄别结果通过时序控制单元控制阳极模拟开关在电荷积分测量通道与接地泄放通道之间切换，当为无效信号时切换至或保持接地泄放通道，使暗电流对地泄放并阻断余晖信号进入积分电路；当为有效辐射脉冲时切换至电荷积分测量通道，使有效辐射电荷在积分电容中累积；采集积分电压换算为辐射剂量率并输出。从硬件根源消除了余晖拖尾与暗电流漂移，兼顾了脉冲计数无拖尾与电荷积分宽量程的双重优势。

1.一种剂量仪门控电荷积分测量方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种剂量仪门控电荷积分测量方法，其特征在于，所述以所述等效能量甄别阈值为比较基准，对所述脉冲信号进行实时电压比较，输出得到反映脉冲信号幅值与所述能量甄别阈值大小关系的甄别结果包括：

3.根据权利要求1所述的一种剂量仪门控电荷积分测量方法，其特征在于，所述控制所述模拟开关保持或切换至接地泄放通道，使阳极暗电流经接地泄放通道对地泄放并阻断余晖信号进入积分电路包括：

4.根据权利要求1所述的一种剂量仪门控电荷积分测量方法，其特征在于，所述控制所述模拟开关由接地泄放通道切换至电荷积分测量通道，使有效辐射电荷经电荷积分测量通道在积分电容中累积包括：

5.根据权利要求4所述的一种剂量仪门控电荷积分测量方法，其特征在于，所述无效信号包括余晖信号和暗噪声信号，其中所述余晖信号为闪烁体受激发后产生的毫秒至秒级衰减的弱光子脉冲信号，所述暗噪声信号为光电倍增管热电子发射和场致发射产生的持续电流信号；所述余晖信号和暗噪声信号对应的打拿极输出脉冲幅值均低于所述10~25kev等效能量甄别阈值。

6.根据权利要求1所述的一种剂量仪门控电荷积分测量方法，其特征在于，所述采集积分电路输出电压信号，将所述电压信号换算为辐射剂量率并输出包括：

7.根据权利要求1所述的一种剂量仪门控电荷积分测量方法，其特征在于，所述采集积分电路输出电压信号，将所述电压信号换算为辐射剂量率并输出包括：

8.根据权利要求1所述的一种剂量仪门控电荷积分测量方法，其特征在于，所述模拟开关为单刀双掷模拟开关，单刀双掷模拟开关的公共端连接光电倍增管阳极，单刀双掷模拟开关的第一输出端连接电荷积分测量通道，单刀双掷模拟开关的第二输出端连接接地泄放通道；所述电荷积分测量通道包含积分电容；所述接地泄放通道为直接接地或通过泄放电阻接地的低阻抗回路；所述模拟开关默认置为公共端与第二输出端接通的状态。

9.一种剂量仪门控电荷积分测量系统，其特征在于，包括：