[發明專利]一種用于射線位置和能量測量的閃爍體探測器

無效

• 申請號: 201010168394.3
• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN101833106A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 劉繼國
• 申請（專利權）人: 劉繼國
• 主分類號: G01T1/202
• 分類號: G01T1/202
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明的主要應用領域是放射性射線測量，特別是正電子發射斷層掃描儀(PositronEmission?Tomography，PET)的探測器。

背景技術

在PET應用中，要求對正電子湮滅后產生的一對伽馬射線的能量，以及擊中探測器的位置進行精確的測量。目前最主要的PET探測器為閃爍體探測器加上光電倍增管。射線擊中閃爍體后產生閃爍熒光被光電倍增管搜集并進行放大后，得到電信號。為了得到射線擊中的位置，最直觀的方法是采用位置靈敏光電倍增管。但是這種方法的缺點是位置靈敏光電倍增管價格極其昂貴，所以目前的主要應用在小動物PET上。在人體PET探測器設計上，目前普遍采取的辦法是通過控制探測器內部的光分配，調節不同位置的光電倍增管上接收到的閃爍熒光的比例，從而達到識別晶體位置的目的。

目前主要的探測器內部光分配方式包括三種：

1.將整塊的晶體鋸出不同的深度。由于閃爍晶體通常比較脆，因此切割過程中不可避免的會產生破碎，導致材料的浪費。同時由于鋸的過程中產生的縫隙較寬，會導致探測效率的下降。

2.采用小的晶體條組成晶體陣列，相鄰的晶體條之間加入反光材料。通過調節反光材料的長度來調節光分配比例。這種方法的缺點是，部分反光材料的長度過短，會帶來晶體的傾斜。這種傾斜一方面帶來機械誤差，影響定位精度，另一方面會導致探測器內部的應力不均勻，使得探測器容易在受到震動或溫度變化熱脹冷縮時出現破裂的現象。

3.采用小的晶體條組成晶體陣列，但是相鄰的晶體條之間完全用反光材料隔離。在晶體陣列下方加入光導條，通過調節光導條之間的反光材料的長度來進行光分配。但是完全采用光導進行分配時，為了留下足夠的光分配空間，就需要留下足夠的長度。這種過長的光導會導致明顯的光損失，影響探測器的分辨能力。

發明內容

本發明提供一種新的閃爍探測器的設計方法。探測器包含一個由晶體條組成的晶體陣列和一個由光導條組成的光導陣列。兩個陣列中的晶體條和光導條具有一一對應的關系。傳統的設計中或者僅采用晶體分光，或者僅采取光導分光。而在本發明中，我們在光分配的過程中，將晶體和光導作為一個整體進行考慮。通過調節晶體條和光導條之間的反射介質的長度，達到光分配的目的。由于在分光中，晶體條本身也參加了光分配，從而縮短了所需光導條的長度，降低了光傳輸過程中的光損失。

圖1是一個8x8的探測器模塊示意圖。該模塊包括一個由64根閃爍晶體條1組成的晶體陣列2和一個由64根光導條3組成的光導陣列4。相鄰的光導/晶體條之間加入了長度不一的反射介質5.探測器模塊被放置在包括多個光電轉換器件6的光電轉換器件陣列7上。

當射線擊中晶體陣列2后，所發出的的光經過光導陣列4的光分配和調節，最終被光電轉換器件陣列7接收。不同位置的晶體條1上所發的光，在光電轉換器件陣列7中不同位置的光電轉換器件6上的分配比例不同。通過計算光電轉換器件陣列7上各光電轉換器件6上所搜集到光的分配比例，即可獲得射線擊中晶體陣列2的位置。通過對光電轉換器件陣列7上的所有光電轉換器件6搜集到的光進行求和，即可獲得射線的能量。

晶體1可以是任何合適的閃爍晶體，例如硅酸镥(LSO)，硅酸釔镥(LYSO)，鍺酸鉍(BGO)，或其他具有相近光產額的晶體。晶體的表面可以是粗糙面，也可以是拋光面。為了保持探測器模塊的發光一致性，在進行探測器組裝前，應該對晶體1的發光產額進行逐個測試。在組裝探測器的時候，選擇光產額接近的晶體進行組裝，以保證探測器的一致性。

光導2可以是任何具有良好透光性的光學材料，例如光學玻璃和光學有機玻璃。光導條的表面可以是粗糙面，也可以是拋光面。

反射介質5可以是任何在閃爍熒光光譜范圍內具有高反射率、低吸收率的反射材料，例如頻譜增強型反射膜(Enhanced?Spectral?Reflector，ESR)，特氟龍(Teflon)薄膜，或氧化鈦粉末等。

光電轉換器件6可以是光電倍增管，也可以是半導體光電轉換器件。

如圖2所示，為了保證較高的機械精度，降低組裝的誤差，一種方法是在切割之前，即將整塊的晶體塊8和光導塊9通過光學膠10粘合起來，然后再進行切割、研磨和拋光的處理，得到機械尺寸一致的晶體/光導條11。在進行后續的組裝時，晶體/光導條11作為一個整體來進行。

附圖說明：

圖1是一個8x8的探測器的結構圖

圖2是晶體/光導條的切割示意圖

圖3是一個采用本發明設計的10x10的探測器模塊

圖4是10x10探測器模塊的效果圖

具體實施例子：