[发明专利]伽马射线探测器光纤耦合优化方法、系统、设备及介质

说明书

本发明公开了一种伽马射线探测器光纤耦合优化方法、系统、设备及介质，包括：获取探测光纤及传输光纤的几何参数，建立探测光纤及传输光纤的计算模型；获取探测器康普顿电子转换体的几何参数，建立康普顿电子转换体模型；获取伽马射线入射粒子数、角度及范围，构建入射的伽马射线源；基于探测光纤及传输光纤的计算模型、康普顿电子转换体模型及入射的伽马射线源，利用遗传算法优化透镜的类型、表面曲率及距离参数，得到最优透镜的类型、表面曲率及距离参数，完成伽马射线探测器光纤耦合优化，该方法、系统、设备及介质能够实现光纤多参数的耦合优化。

技术领域

本发明属于光纤耦合优化技术领域，涉及一种伽马射线探测器光纤耦合优化方法、系统、设备及介质。

背景技术

超快新型超快脉冲伽马射线探测方法和技术的研究一直是辐射探测领域主要的热点和难点问题之一。直接将伽马射线转换光信号，然后通过光学条纹相机记录可以回避空间电荷效应的时间限制，可以实现快速时间响应。为了减小探测器信号传输过程受辐射场的影响，传输光纤尺寸更小。对于实际伽马探测器的光高效率收集的需求，这如何实现光的高效率地通过小尺寸传输光纤传输到光电探测器尤为重要。

耦合设计过程涉及透镜的选型、放置距离、表面参数等影响，传统优化方法往往基于对入射光线的简化假设后进行单个参数的优化，不能实现对透镜多参数的耦合优化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种伽马射线探测器光纤耦合优化方法、系统、设备及介质，该方法、系统、设备及介质能够实现光纤多参数的耦合优化。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一方面，本发明提供了一种伽马射线探测器光纤耦合优化方法，包括：

获取探测光纤及传输光纤的几何参数，建立探测光纤及传输光纤的计算模型；

获取探测器康普顿电子转换体的几何参数，建立康普顿电子转换体模型；

获取伽马射线入射粒子数、角度及范围，构建入射的伽马射线源；

基于探测光纤及传输光纤的计算模型、康普顿电子转换体模型及入射的伽马射线源，利用遗传算法优化透镜的类型、表面曲率及距离参数，得到最优透镜的类型、表面曲率及距离参数，完成伽马射线探测器光纤耦合优化。

本发明所述伽马射线探测器光纤耦合优化方法进一步的改进在于：

伽马射线照射到康普段电子转换体上，单位体积内康普顿电子散射概率F₂为：

其中，ρ为康普顿转换体密度，Z为材料质子数，A为材料受照射面积，为微分散射截面，为电子与入射伽马射线方向的夹角，ζ为电子与入射伽马射线的方位角。

所述输入伽马射线入射粒子数、角度及范围，构建入射的伽马射线源的具体过程为：

输入伽马射线入射粒子数、角度及范围，根据伽马射线出射范围对伽马射线入射粒子数及角度进行随机采样，获得粒子出射的位置坐标，以模拟伽马射线源。

利用遗传算法优化透镜的类型、表面曲率及距离参数之前还包括：

获取遗传算法的迭代代数、个体数及变异率参数。

本发明二方面，本发明提供了一种伽马射线探测器光纤耦合优化系统，包括：

第一获取模块，用于获取探测光纤及传输光纤的几何参数，建立探测光纤及传输光纤的计算模型；

第二获取模块，用于获取探测器康普顿电子转换体的几何参数，建立康普顿电子转换体模型；

第三获取模块，用于获取伽马射线入射粒子数、角度及范围，构建入射的伽马射线源；