[发明专利]数字化闪烁脉冲的基线校正方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于高能物理探测器和信号处理领域，具体涉及一种数字化闪烁脉冲的基线校正方法及系统，可应用于高能粒子探测及医疗影像设备。

背景技术

在大多数的高能粒子探测领域以及医疗影像设备中，数据获得系统采集和处理的闪烁脉冲通常是由闪烁晶体将高能粒子（如：x射线、γ射线等）转换成可见光，然后再由光电器件转换成可以进行测量的电脉冲信号，现有技术中典型的闪烁脉冲波形如图1所示。在对闪烁脉冲的信息提取中，由于受到探测器漏电流、闪烁脉冲拖尾、噪声干扰等因素的影响，闪烁脉冲往往是叠加在一个不稳定的基线上。这样不仅会造成闪烁脉冲到达时间和脉冲高度测量的不精确，降低原始数据的信噪比，同时也会对晶体分割、随机事件和散射事件的剔除产生间接影响，尤其是对正电子发射断层成像仪（Positron Emission Tomography，以下简称PET）重建图像的分辨率、对比度以及信噪比造成较大影响。因此，为了减少基线漂移对辐射探测系统稳定性和性能指标的影响，有必要在提取闪烁脉冲信息之前进行基线校正。

基线校正的实现方式往往与数据获得系统所在前端电子学电路的架构紧密相关。传统的基于模拟电路或者模拟-数字混合电路结构中，应用最为广泛的一种基线校正方法是基线恢复器。Robinson最早提出了一种针对单极信号的基线恢复器[L.B.Robinson,“Reduction of baseline shift in pulse-amplitude measurements”,Rev.Sci.Instrum.,Vol.32,p.1057,1961]。随后Chase[R.L.Chase and L.R.Poulo,“A high precision DC restorer”,IEEE Trans.Nucl.Sci.,vol.NS-14,no.6,pp.83-88,Dec.1967]，Fairstein[E.Fairstein,“Gated baseline restorer with adjustable asymmetry”,IEEE Trans.Nucl.Sci.,vol.NS-22,no.1,pp.463-466,Feb.1975]以及Kuwata[M.Kuwata,H.Maeda,and K.Husimi,“New baseline restorer based on feedforward differential compensation”,IEEE Trans.Nucl.Sci.,vol.41,no.4,pp.1236-1239,Aug.1994]等研究组相继提出了各种改进型的基线恢复器，以提高基线校正的效率。另外，Geronimo[G.De.Geronimo,P.O’Connor,and J.Grosholz,“A CMOS baseline holder(BLH)for readout ASICs”,IEEE Trans.Nucl.Sci.,vol.47,no.3,Jun.2000]也提出了一种可供选择的基于CMOS工艺的基线保持器。尽管这些电路在具体实现细节和功能特性上各不相同，但是它们都是依赖于模拟技术而发展起来的，这些电路的设计优化往往是针对某一特定的探测器结构而进行的，一旦设计完成就无法根据应用需求而改变，灵活性、扩展性和升级性受到了极大的制约。