一种闪烁检测器的监测方法、装置、设备及介质

1.本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种闪烁检测器的监测方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.在辐射探测领域，有时要求高的时间分辨率，例如正电子发射型计算机断层显像、基于时间飞行法的粒子甄别应用。辐射探测从实现方式上可分为直接探测与间接探测两种，直接探测是高能射线在探测材料中激发的电子与空穴在外电场的作用下被收集形成电信号，而间接探测是射线激发的电子与空穴先复合发出可见或紫外光，这些光被光电倍增管或硅光电倍增管探测得到电信号。由于间接探测一般具有更高的时间分辨率，故目前要求高时间分辨率的辐射探测应用基本都采用间接探测路线。
3.间接探测中的辐射探测材料称为闪烁体，大体可分为无机闪烁体与有机闪烁体这两类。高的时间分辨率有赖于闪烁体短的发光寿命，目前传统无机闪烁体的发光寿命一般不低于几十纳秒，例如nai:tl的发光寿命为230ns，sri2:eu的发光寿命为2400ns。有机闪烁体的发光寿命则要短一些，例如蒽的发光寿命为30ns，而芪的发光寿命为3.5到4.5ns。但这样的发光寿命有时依旧太长，仍需探索出更快得到更短发光寿命的闪烁体的方法，以实现更高的时间分辨率。


技术实现要素：

4.本技术实施例通过提供一种闪烁检测器的监测方法、装置、设备及介质，通过将具有更低介电常数的有机层的目标闪烁体替换原始闪烁体，使得闪烁检测器中闪烁体具有更短的发光寿命，提高了闪烁检测器的时间分辨率，实现了以更快的方法得到更短发光寿命的闪烁体。
5.第一方面，本发明通过本发明的一实施例提供如下技术方案：
6.一种闪烁检测器的监测方法，包括：获取所述闪烁检测器中原始闪烁体的发光寿命；若所述发光寿命大于预设发光寿命阈值，则发送将所述原始闪烁体替换为目标闪烁体的替换指示，使得所述目标闪烁体的发光寿命在所述预设发光寿命阈值内，其中，所述目标闪烁体中有机层的介电常数小于所述原始闪烁体中有机层的介电常数。
7.优选地，预设发光寿命阈值在1.24ns与1.35ns之间。
8.优选地，所述目标闪烁体中有机层的介电常数与所述原始闪烁体中有机层的介电常数之间的差值在0.5到1之间。
9.优选地，所述发光寿命通过单光子计数法、频闪技术或相调制法进行获取。
10.优选地，所述获取所述闪烁检测器中原始闪烁体的发光寿命之前，还包括：监测所述原始闪烁体的时间分辨率是否满足预设要求；若不满足所述预设要求，则执行所述获取所述闪烁检测器中原始闪烁体的发光寿命的步骤。
11.优选地，所述目标闪烁体中有机层的介电常数在3.2到3.5之间。
12.优选地，所述目标闪烁体中有机层的介电常数为3.28。
13.第二方面，本发明通过本发明的一实施例，提供如下技术方案：
14.一种闪烁检测器的监测装置，包括：
15.获取模块，用于获取所述闪烁检测器中原始闪烁体的发光寿命；
16.提示模块，用于若所述发光寿命大于预设发光寿命阈值，则发送将所述原始闪烁体替换为目标闪烁体的替换指示，使得所述目标闪烁体的发光寿命在所述预设发光寿命阈值内，其中，所述目标闪烁体中有机层的介电常数小于所述原始闪烁体中有机层的介电常数。
17.第三方面，本发明通过本发明的一实施例，提供如下技术方案：
18.一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述第一方面任一项所述方法的步骤。
19.第四方面，本发明通过本发明的一实施例，提供如下技术方案：
20.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述第一方面中任一项所述方法的步骤。
21.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
22.本发明实施例提供的闪烁检测器的监测方法，先通过获取闪烁检测器中原始闪烁体的发光寿命，若发光寿命大于预设发光寿命阈值，则发送将原始闪烁体替换为目标闪烁体的替换指示，使得目标闪烁体的发光寿命在预设发光寿命阈值内，其中，目标闪烁体中有机层的介电常数小于原始闪烁体中有机层的介电常数。本技术通过对原始闪烁体进行替换，使得替换后的目标闪烁体具有比原始闪烁体更低介电常数的有机层，从而利用在无机层不变的情况下，若有机层采用介电常数更小的有机物，则二维钙钛矿会对电场的屏蔽效果更弱，进而使激子中电子和空穴间的电场力更强，拉近了电子和空穴的平均距离，使电子和空穴的波函数重叠更大，增大了两者复合发光的速度，最终也就降低了闪烁体的发光寿命，从而满足辐射探测领域对更高时间分辨率的需求，实现了以更快的方法得到更短发光寿命的闪烁体。该方法简单有效，在提高辐射探测领域的时间分辨率上效果显著。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例提供的闪烁检测器的监测方法的流程图；
25.图2为本发明实施例提供的介电限域实现短寿命闪烁体原理示意图；
26.图3为本发明实施例提供的300k时紫外光激发下两者的发光寿命对比图；
27.图4为本发明实施例提供的80k时紫外光激发下两者的发光寿命对比图；
28.图5为本发明实施例提供的室温时
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am的α粒子激发下发光寿命对比图；
29.图6为本发明实施例提供的闪烁检测器的监测装置的结构示意图；
30.图7为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
31.闪烁检测器主要用于是利用电离辐射在某些物质中产生的闪光来进行探测的，也是当前应用最多、最广泛的电离辐射探测器之一。闪烁探测器由闪烁体、光电倍增管、电源和放大器、分析器以及定标器系统等组成，闪烁探测器往往配备有计算机系统来处理测量结果。
32.当射线通过闪烁体时，闪烁体被射线电离、激发，并发出一定波长的光，这些光子射到光电倍增管的光阴极上发生光电效应而释放出电子，电子流经电倍增管多级阴极线路逐级放大后或为电脉冲，输入电子线路部分，而后由定标器记录下来。光阴极产生的电子数量与照射到它上面的光子数量成正比例，即放射性同位素的量越多，在闪烁体上引起闪光次数就越多，从而仪器记录的脉冲次数就越多。
33.闪烁检测器高的时间分辨率有赖于闪烁体短的发光寿命，由于传统的解决发光寿命过长的方法是通过对不同的闪烁体一个一个地进行试验，得到具有更短的发光寿命的闪烁体，而发明人经过研究发现，可以通过改变有机层的介电常数直接得到发光寿命更短的闪烁体，即通过找到包含更低介电常数的有机层的闪烁体，就使得获取更短发光寿命的闪烁体的过程更加高效，能快速实现寿命更短的要求。
34.有鉴于此，本技术实施例通过提供一种闪烁检测器的监测方法、装置、设备及介质，通过将具有更低介电常数的有机层的目标闪烁体替换原始闪烁体，使得闪烁检测器中闪烁体具有更短的发光寿命，提高了闪烁检测器的时间分辨率。
35.本技术实施例的技术方案总体思路如下：
36.一种闪烁检测器的监测方法，包括：首先，获取所述闪烁检测器中原始闪烁体的发光寿命；若所述发光寿命大于预设发光寿命阈值，则发送将所述原始闪烁体替换为目标闪烁体的替换指示，使得所述目标闪烁体的发光寿命在所述预设发光寿命阈值内，其中，所述目标闪烁体中有机层的介电常数小于所述原始闪烁体中有机层的介电常数。
37.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
38.第一方面，本发明实施例提供的一种闪烁检测器的监测方法，具体来讲，如图1所示，所述方法包括以下步骤s101至步骤s102：
39.步骤s101，获取所述闪烁检测器中原始闪烁体的发光寿命；
40.步骤s102，若所述发光寿命大于预设发光寿命阈值，则发送将所述原始闪烁体替换为目标闪烁体的替换指示，使得目标闪烁体的发光寿命在预设发光寿命阈值内，其中，所述目标闪烁体中有机层的介电常数小于所述原始闪烁体中有机层的介电常数。本技术针对的是可以是包括有机层与有机层的二维钙钛矿闪烁体。
41.在具体实施例中，获取闪烁检测器中原始闪烁体的发光寿命之前，还包括：监测原始闪烁体的时间分辨率是否满足预设要求；若不满足预设要求，则执行所述获取闪烁检测器中原始闪烁体的发光寿命的步骤。若满足预设要求，则直接采用该原始闪烁体，无需进行替换。
42.需要说明的是，闪烁检测器中的闪烁体是用于高能探测，高能粒子打到闪烁体上，闪烁体会发光，闪烁体的时间分辨率是指相邻两次高能粒子入射的最小时间间隔，这里的预设要求可以是1秒、1/30秒等等。
43.具体地，所述发光寿命通过单光子计数法、频闪技术或相调制法进行获取，或者是，发光寿命还可以通过条纹相机法、上转换法进行获取。由于本技术的重点并不在于发光寿命的获取方法上，因此这里的具体获取过程本技术不作赘述。
44.若发光寿命大于预设发光寿命阈值，则发送将原始闪烁体替换为目标闪烁体的替换指示，以使得用户基于提示信息对原始闪烁体进行替换，最终得到发光寿命更短的闪烁检测器，也就是时间分辨率更高的闪烁检测器。
45.其中，替换提示中可以包括：原始闪烁体的发光寿命、闪烁体有机层的介电常数、可替换的目标闪烁体(可包含多个)以及目标闪烁体的介电常数等等，实际实施过程中，用户可根据需要选择合适的目标闪烁体替换原始闪烁体。
46.为了得到具有更高时间分辨率的闪烁探测器，本技术提到的预设发光寿命阈值可以在1.24ns与1.35ns之间。也就是说，若原始闪烁体的发光寿命高于1.35ns，则对原始闪烁体进行替换。
47.优选地，为了使得替换后的闪烁体的高时间分辨率的效果显著，以及简化操作流程，目标闪烁体中有机层的介电常数与原始闪烁体中有机层的介电常数之间的差值可以在0.5到1之间，这里的差值越大，目标闪烁体的发光寿命将更短。当然，目标闪烁体中有机层的介电常数与原始闪烁体中有机层的介电常数之间的差值还可以是0.5及以上。
48.本技术将具有低介电常数的有机层的(bi)2pbbr4作为一种新的闪烁体。举例来说，若原始闪烁体为(pea)2pbbr4，其发光寿命大于预设发光寿命阈值，此时，采用具有低介电常数的有机层的(bi)2pbbr4替换br4(pea)2pbbr4，使得目标闪烁体的发光寿命在预设发光寿命阈值内。
49.采用具有低介电常数的有机层的闪烁体替换原始闪烁体，可使得闪烁检测器的发光寿命变短的原理是：由于二维钙钛矿材料是有机层与无机层相交替的超晶格结构，在无机层不变的情况下，若有机层采用介电常数更小的有机物，则二维钙钛矿会对电场的屏蔽效果更弱，进而使激子内部电子和空穴间的电场力更强，拉近了电子和空穴的平均距离，使电子和空穴的波函数重叠更大，增大了两者复合发光的速度，最终也就降低了发光寿命，即如图2所示。
50.具体地，目标闪烁体中有机层的介电常数可以在3.2到3.5之间。举例来说，目标闪烁体中有机层的介电常数为3.28。
51.本技术分别对两种有机层介电常数不同的二维钙钛矿进行了试验分析，具体的试验结果如下：
52.按照上述思路，选取了(bi)2pbbr4与(pea)2pbbr4这两种有机层介电常数不同的二维钙钛矿，(bi)2pbbr4的有机层相对介电常数为3.28，(pea)2pbbr4的有机层相对介电常数为3.81，其中bi代表苯并咪唑，pea代表苯乙胺。为验证(bi)2pbbr4通过改变有机层实现更强的介电限域效应，进而实现了更短的发光寿命，在多种条件下对这两者的发光寿命进行了对比。
53.图3是300k时紫外光激发下两者的发光寿命对比，横坐标表示时间，纵坐标表示荧光强度，从图中可看出，(bi)2pbbr4比(pea)2pbbr4会更快地到达稳定荧光强度下，可见(bi)2pbbr4的发光寿命更短，(bi)2pbbr4的发光寿命为1.35ns，(pea)2pbbr4的发光寿命为8.15ns。
54.图4是80k且紫外光激发下的发光寿命比较，横坐标表示时间，纵坐标表示荧光强度，从图中可看出，(bi)2pbbr4比(pea)2pbbr4会更快地到达稳定荧光强度下，可见(bi)2pbbr4的发光寿命更短。
55.图5是室温下
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am的α粒子激发下发光寿命比较，横坐标表示时间，纵坐标表示荧光强度，从图中可看出，(bi)2pbbr4相较于(pea)2pbbr4有更短的发光寿命。
56.以上试验结果均表明，(bi)2pbbr4具有更短的发光寿命，(bi)2pbbr4可用于高时间分辨率要求的辐射探测场景，也就是，在无机层不变的情况下，采用低介电常数的有机层，可以实现更强的介电限域效应，进而使得闪烁体实现更短的发光寿命。为满足辐射探测领域对更高时间分辨率的需求，本技术通过介电限域调控，降低了二维钙钛矿的发光寿命，能够实现300k下1.35ns的发光寿命。
57.综上所述，通过本发明实施例提供的一种闪烁检测器的监测方法，基于申请人发现的具有更低介电常数有机层的闪烁体发光寿命更短的特点，能够快速有效地降低二维钙钛矿的发光寿命，从而满足辐射探测领域对更高时间分辨率的需求。该方法简单有效，在提高辐射探测领域的时间分辨率上效果显著。
58.第二方面，基于同一发明构思，本实施例提供了一种闪烁检测器的监测装置，如图6所示，包括：
59.获取模块401，用于获取所述闪烁检测器中原始闪烁体的发光寿命；
60.提示模块402，用于若所述发光寿命大于预设发光寿命阈值，则发送将所述原始闪烁体替换为目标闪烁体的替换指示，使得所述目标闪烁体的发光寿命在所述预设发光寿命阈值内，其中，所述目标闪烁体中有机层的介电常数小于所述原始闪烁体中有机层的介电常数。
61.作为一种可选地实施例，所述预设发光寿命阈值在1.24ns与1.35ns之间。
62.作为一种可选地实施例，所述目标闪烁体中有机层的介电常数与所述原始闪烁体中有机层的介电常数之间的差值在0.5到1之间。
63.作为一种可选地实施例，所述获取模块，具体用于：所述发光寿命通过单光子计数法、频闪技术或相调制法进行获取。
64.作为一种可选地实施例，所述装置还包括：
65.时间分辨率监测模块，用于监测所述原始闪烁体的时间分辨率是否满足预设要求；若不满足所述预设要求，则执行所述获取所述闪烁检测器中原始闪烁体的发光寿命的步骤。
66.作为一种可选地实施例，所述目标闪烁体中有机层的介电常数在3.2到3.5之间。
67.作为一种可选地实施例，所述目标闪烁体中有机层的介电常数为3.28。
68.本发明实施例所提供的一种闪烁检测器的监测装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，产品实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
69.第三方面，基于同一发明构思，本实施例提供了一种电子设备500，如图7所示，包括：存储器501、处理器502及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序503，所述处理器501执行所述程序时实现前述第一方面所述闪烁检测器的监测方法的步骤。
70.由于本实施例所介绍的电子设备为实施本技术实施例中闪烁检测器的监测方法
所采用的电子设备，故而基于本技术实施例中所介绍的闪烁检测器的监测方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本技术实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本技术实施例中闪烁检测器的监测方法所采用的电子设备，都属于本技术所欲保护的范围。
71.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
72.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。