线阵列探测器性能模拟与设计

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1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国工程物理研究院或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我--181{$能J同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：剔／／年如上7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解并接受中国工程物理研究院研究生部有关保存、使用学位论文的规定，允许论文被查阅、借阅和送交国家有关部门或机构，同时授权

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3、万方数据线阵列探测器性能模拟与设t中文摘要探测器是辐射成像系统中的关键器件之一，探测器性能的优劣和成像系统的最终指标关系密切，因此在进行成像系统设计时关于探测器的设计是非常关键的内容。探测器的种类繁多，本文针对目前工业cT所使用的线阵列探测器，对探测器所使用的材料(主要是闪烁晶体材料)进行了调研与分析，对探测器的物理机制进

4、行了理论分析，为接下来的模拟计算提供了理论上的依据。利用蒙特卡罗模拟程序MCNP对探测器材料的几个性能，主要包括：晶体材料的粒子探测效率、能量沉积率、有效沉积因子等，进行了模拟，然后从理论上对这些模拟结果做出了合理的解释。最后模拟的结果表明：1．闪烁晶体材料的有效原子序数越高，其性能越好。2．对于一定能量的X射线，探测器的粒子探测效率和能量沉积率随晶体长度的增加而增加。当长度增加到一定的值以后，粒子探测效率和能量沉积率将达到最大值。有效沉积因子随长度的增加变化不大。3．对于一定长度的闪烁晶体，其粒子探测效率随入射X射线的能量的增加而减少。有

5、效沉积因子随x射线能量的增加而增加。能量沉积率随x射线能量的增加先增加，然后减少。利用脚本软件对MCNP的输入、输出文件进行优化，提高了模拟计算的效率。利用电子设计自动化技术(ElectronicDesignAutomation，EDA)，引入光电二极管、AD转换芯片等电子元件，实现探测器模块的功能化。在探测器模块内部用硬件编程的方法设计其时序，使得模块能够正常地工作。并设计了一个校正模块，用于探测器响应校正。最后通过示波器验证了各个时序的正确性，利用实验的方法验证了校正算法的正确性。关键词：线阵列探测器，闪烁晶体，MCNP模拟，文件处理脚

6、本，数字系统硬件设计万方数据ThedetectoriSoneoftheimportantdevicesoftheradiationimagingsystem。It’Sperformancehasadeeprelationshipwiththefinalperformanceoftheradiationimagingsystem．Sodesigningthedetectorisanimportantworkinradiationimagingsystem．Therearemalaykindsofdetectors．Forthecurrenti

7、ndustryCT1inearraydetector,thispaperinvestigatesthematerialsofthedetector,mainlyscintillatingcrystals，analyzesthephysicalmechanismofthedetectors．providesthetheoreticalfoundationsforthenextsimulationThispaperusetheMonteCarloprogramMCNPsimulatingtheperformancesofthedetector,

8、includingthedetectionefficiency,theenergydepositionandtheeffectivedepositionfactor,thengavethetheoreticalexplanationtotheresults．Theconclusionsare：1．Thescintillatingcrystalthathashighereffectiveatomicnumberhashigherdetectionperformance．2．FortheX-rayofcertainenergy,thedetec

9、tionefficiencyandtheenergydepositionincreasewiththeincreasingofthecrystal’Slength，andbeco