本技術(shù)涉及射線探測(cè)，特別是涉及一種像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列的電子學(xué)通道復(fù)用方法。

背景技術(shù)：

1、射線探測(cè)在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。對(duì)射線進(jìn)行探測(cè)，不僅可以用于工業(yè)探傷、腫瘤治療、輻射育種、放射性檢測(cè)等，還可以研究宇宙起源、星體演化等重大科學(xué)問題。半導(dǎo)體探測(cè)器具有能量分辨率高、時(shí)間響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在射線探測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。而像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器具有一個(gè)陰極和多個(gè)像素型陽極，由于其像素型陽極結(jié)構(gòu)，可以快速準(zhǔn)確地得到射線與半導(dǎo)體探測(cè)器作用點(diǎn)的二維位置，結(jié)合深度信息可以對(duì)射線與半導(dǎo)體探測(cè)器的作用位置進(jìn)行三維精確探測(cè)。

2、半導(dǎo)體探測(cè)器的工作原理為：半導(dǎo)體探測(cè)器工作時(shí)，在其陰陽極之間施加高壓，半導(dǎo)體探測(cè)器中存在很強(qiáng)的電場(chǎng)。射線與半導(dǎo)體探測(cè)器發(fā)生相互作用，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。電子和空穴在外加電場(chǎng)的作用下分別向兩極運(yùn)動(dòng)，并分別在陰陽極產(chǎn)生感應(yīng)電荷和電流脈沖信號(hào)。

3、射線與半導(dǎo)體探測(cè)器發(fā)生作用，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。半導(dǎo)體的原子序數(shù)大、密度高，因此電子的射程短，基本局限在幾個(gè)相鄰的陽極單元探測(cè)范圍內(nèi)，只有這幾個(gè)陽極會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，其它陽極無信號(hào)。同時(shí)，這些陽極像素所對(duì)應(yīng)的陰極也會(huì)產(chǎn)生信號(hào)。因此，某個(gè)半導(dǎo)體探測(cè)器的陰極產(chǎn)生信號(hào)表示射線與該半導(dǎo)體探測(cè)器發(fā)生作用，半導(dǎo)體探測(cè)器的某個(gè)陽極產(chǎn)生信號(hào)表示射線擊中此陽極探測(cè)單元，從而能夠定位射線與半導(dǎo)體探測(cè)器的作用位置。

4、通常每個(gè)探測(cè)單元（包括陽極與陰極）都需要一路前端電子學(xué)通道進(jìn)行讀出，從而根據(jù)電子學(xué)通道的測(cè)量結(jié)果推算探測(cè)單元的擊中情況。然而單個(gè)半導(dǎo)體探測(cè)器的體積小，通常在進(jìn)行一些射線探測(cè)的場(chǎng)合，需要對(duì)多個(gè)半導(dǎo)體探測(cè)器進(jìn)行拼接，從而增大探測(cè)面積。同時(shí)，為了達(dá)到更高的位置分辨，需要限制探測(cè)器每個(gè)陽極探測(cè)單元的尺寸，使其探測(cè)范圍更加精細(xì)。這兩方面要求都會(huì)造成陽極探測(cè)單元和所需用于處理每個(gè)探測(cè)單元信號(hào)的電子學(xué)通道數(shù)量顯著增加。因此，電子學(xué)通道的復(fù)用成為解決探測(cè)裝置大規(guī)模讀出通道、高集成度要求的有效方法。

5、讀出電子學(xué)是將半導(dǎo)體探測(cè)器中每個(gè)探測(cè)單元信號(hào)轉(zhuǎn)換和記錄的關(guān)鍵部分，其中，探測(cè)單元指的是半導(dǎo)體探測(cè)器的陽極和陰極，陽極、陰極均可作為一個(gè)探測(cè)單元，即陽極探測(cè)單元和陰極探測(cè)單元。當(dāng)射線進(jìn)入半導(dǎo)體探測(cè)器后，會(huì)在半導(dǎo)體探測(cè)器中產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，這一信號(hào)十分微弱，且無法被計(jì)算機(jī)或其他數(shù)據(jù)處理、分析設(shè)備所識(shí)別。而讀出電子學(xué)完成的工作就是將微弱信號(hào)進(jìn)行放大、成形和采集，并轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)。通常情況下，半導(dǎo)體探測(cè)器每個(gè)探測(cè)單元均需要配置一路的電子學(xué)通道進(jìn)行讀出，而像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器的探測(cè)單元數(shù)量很多，因此需要大量的電子學(xué)通道進(jìn)行讀出處理。

6、基于此，針對(duì)像素型多陽極半導(dǎo)體射線探測(cè)裝置對(duì)大探測(cè)面積和高位置分辨的要求帶來的探測(cè)器探測(cè)單元不斷增加，從而導(dǎo)致所需用于處理每個(gè)探測(cè)單元信號(hào)的電子學(xué)通道數(shù)目急劇增多的問題，如何提供一種像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列的電子學(xué)通道復(fù)用方法，以減少讀出所有探測(cè)單元所需的電子學(xué)通道數(shù)量，進(jìn)而解決目前電子學(xué)通道數(shù)目急劇增多的問題，這成為了本領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供一種像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列的電子學(xué)通道復(fù)用方法，可以減少讀出所有探測(cè)單元信號(hào)所需的電子學(xué)通道數(shù)量。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了如下方案。

3、本技術(shù)提出了一種像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列的電子學(xué)通道復(fù)用方法，具體包括以下步驟。

4、步驟s1：針對(duì)像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列中的n個(gè)像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器，對(duì)每一像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器的1個(gè)陰極均使用一路陰極電子學(xué)通道進(jìn)行讀出，得到n路陰極電子學(xué)通道；每一像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器均包括m個(gè)陽極像素和1個(gè)陰極。

5、步驟s2：針對(duì)每一像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器的m個(gè)陽極像素，分別從每一像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器中尚未連接到陽極電子學(xué)通道的若干陽極像素中選取一個(gè)陽極像素，得到n個(gè)陽極像素，并將這n個(gè)陽極像素編號(hào)為一組，得到陽極像素編號(hào)信息，并將同一組的n個(gè)陽極像素合并讀出到一路陽極電子學(xué)通道。

6、步驟s3：重復(fù)執(zhí)行步驟s2，直至所有像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器的所有陽極像素均讀出到相應(yīng)的陽極電子學(xué)通道為止，得到m路陽極電子學(xué)通道。

7、步驟s4：根據(jù)n路陰極電子學(xué)通道和m路陽極電子學(xué)通道進(jìn)行事例篩選，并根據(jù)篩選出的有效事例，反推出射線擊中像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列的具體位置。

8、可選地，在步驟s1之前，還包括以下步驟。

9、對(duì)像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列中的各個(gè)像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器依次進(jìn)行編號(hào)，得到像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器編號(hào)信息；像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器編號(hào)信息用于確定某一像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器在像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列中的具體位置。

10、可選地，對(duì)像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列中的各個(gè)像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器依次進(jìn)行編號(hào)，得到像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器編號(hào)信息，具體包括以下步驟。

11、針對(duì)像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列中的n個(gè)像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器依次進(jìn)行編號(hào)，使每一像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器對(duì)應(yīng)一個(gè)編號(hào)，得到像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器編號(hào)信息。

12、可選地，步驟s4具體包括以下步驟。

13、根據(jù)n路陰極電子學(xué)通道和m路陽極電子學(xué)通道進(jìn)行事例篩選，剔除無效事例，保留有效事例。

14、根據(jù)有效事例，反推出射線擊中像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列的具體位置。

15、可選地，根據(jù)n路陰極電子學(xué)通道和m路陽極電子學(xué)通道進(jìn)行事例篩選，剔除無效事例，保留有效事例，具體包括以下步驟。

16、根據(jù)n路陰極電子學(xué)通道和m路陽極電子學(xué)通道，分別確定射線擊中像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列時(shí)，各個(gè)陰極電子學(xué)通道和各個(gè)陽極電子學(xué)通道的信號(hào)采集情況。

17、根據(jù)各個(gè)陰極電子學(xué)通道和各個(gè)陽極電子學(xué)通道的信號(hào)采集情況，剔除多個(gè)陰極電子學(xué)通道同時(shí)采集到信號(hào)的無效事例，得到有效事例。

18、可選地，根據(jù)有效事例，反推出射線擊中像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列的具體位置，具體包括以下步驟。

19、根據(jù)有效事例中各個(gè)陰極電子學(xué)通道的信號(hào)采集情況，結(jié)合像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器編號(hào)信息，確定像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列中被擊中的像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器。

20、根據(jù)陽極電子學(xué)通道的信號(hào)采集情況，結(jié)合被擊中的像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器的陽極像素編號(hào)信息，確定被擊中的像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器中被擊中的陽極像素的具體位置。

21、根據(jù)本技術(shù)提供的具體實(shí)施例，本技術(shù)公開了以下技術(shù)效果。

22、本技術(shù)提供了一種像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列的電子學(xué)通道復(fù)用方法，考慮到由于每個(gè)像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器的陰極只有1個(gè)，而陽極數(shù)量遠(yuǎn)多于陰極，因此解決探測(cè)單元數(shù)量增加問題的難點(diǎn)在于陽極。基于此，本技術(shù)針對(duì)包括m個(gè)陽極像素和1個(gè)陰極的像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器，通過從每個(gè)像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器中選擇一個(gè)陽極像素，并將這一組陽極像素接入到同一路陽極電子學(xué)通道，重復(fù)選擇陽極像素接入陽極電子學(xué)通道的步驟，直至所有陽極像素均接入陽極電子學(xué)通道，從而只需要m路陽極電子學(xué)通道。即使像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器陣列中的像素型多陽極半導(dǎo)體探測(cè)器的數(shù)量增加，所需的陽極電子學(xué)通道的數(shù)量也不變，在保證探測(cè)效率和位置分辨基本不變的前提下，大幅減少了讀出所有探測(cè)單元所需的電子學(xué)通道數(shù)量，從而有效降低了電子學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜度、功耗和成本。