[發(fā)明專利]一種光敏器件斜排列式高能射線探測器

有效

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• 申請日: 2010-05-06
• 公開（公告）號: CN101839992A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 劉亞強;王石;魏清陽;程建平;馬天予;吳朝霞
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01T1/202
• 分類號: G01T1/202
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發(fā)明涉及輻射探測成像領域，尤其是涉及一種光敏器件斜排列式高能射線探測器。

背景技術

高能射線探測技術常用探測器之一為閃爍體探測器。閃爍體探測器通常利用一種能夠有效阻擋和吸收電磁波輻射并與之產(chǎn)生發(fā)光作用的閃爍晶體作為探測材料。當高能射線入射到閃爍晶體內(nèi)，根據(jù)射線能量、閃爍晶體有效原子系數(shù)和密度的不同，與閃爍晶體發(fā)生不同比例的光電效應、康普頓散射效應及電子對效應，將能量沉積在閃爍晶體中，被激發(fā)的閃爍晶體退激發(fā)出微弱的閃爍光，退激服從指數(shù)衰減規(guī)律，不同材料的閃爍晶體具有不同的發(fā)光光譜，包括不同的發(fā)光衰減時間，不同的峰位值等。利用光敏器件將位于可見光區(qū)或紫外光區(qū)的閃爍光經(jīng)過光電轉換和倍增，形成脈沖信號。脈沖信號強度反映了高能射線的能量；脈沖信號發(fā)生的時間反映了高能射線的入射時間；脈沖信號的在多個光敏器件中的強度分配反映了高能射線的入射位置等。閃爍探測器具有探測效率高，分辨時間短等特點，被廣泛應用于核醫(yī)學、安全檢查、高能物理和宇宙射線探測的研究中，是當今輻射探測技術領域不可或缺的主要手段。

傳統(tǒng)閃爍探測器在進行成像探測時，通常用長條型閃爍晶體單元組成方形閃爍晶體陣列來耦合光敏器件方形陣列或六邊形陣列的方法進行高能射線的定位分析。閃爍晶體陣列除與光敏器件耦合的一面外其他六面用反光膜覆蓋。閃爍晶體陣列間的長條型閃爍晶體單元之間按一定的規(guī)則粘貼或噴涂上不同長度的反光材料，長條型閃爍晶體單元之間添加硅油，并用高度透明的光學膠固定。閃爍晶體陣列和光敏器件陣列之間直接耦合或添加光導材料，如有機塑料、玻璃、光纖等。

當高能射線入射到閃爍晶體陣列，和長條型閃爍晶體單元發(fā)生作用，將能量沉積在長條型閃爍晶體單元上，長條型閃爍晶體單元退激發(fā)出大量低能光子，如可見光或紫外光，低能光子在長條型閃爍晶體單元中傳播，經(jīng)過多次反射最終被光敏器件探測到或逃逸或被長條型閃爍晶體單元吸收。當?shù)湍芄庾佑龅經(jīng)]有反射膜的表面將透射到臨近的長條型閃爍晶體單元中從而可能被其它光敏器件探測到。最終所有光敏器件將得到不同強度的信號，信號的強度反映了探測到低能光子的數(shù)量，各個光敏器件上信號的和可以反映入射高能射線的能量，通過低能光子在各個光敏器件的分布可以得到高能射線的入射位置。因此傳統(tǒng)探測器通常采用Anger重心法定位。

如圖1所示，為現(xiàn)有技術中采用閃爍晶體陣列耦合方形光敏器件陣列的傳統(tǒng)閃爍探測器的原理圖。圖2為采用閃爍晶體陣列耦合PQS方式的光敏器件陣列的傳統(tǒng)閃爍探測器的原理圖。圖3為采用閃爍晶體陣列耦合正六邊形光敏器件陣列的傳統(tǒng)閃爍探測器的原理。其中，1為光敏器件，2為閃爍晶體模塊，3為長條型閃爍晶體單元。在圖1中，光敏器件陣列排列為方形。在圖3中，光敏器件陣列排列為正六邊形。

以光敏器件方形陣列為例，如圖1中所示，四個光敏器件光輸出信號為V_A、V_B、V_C、V_D，則高能射線的空間位置X，Y和能量E分別由以下公式確定：

E=VA+VB+VC+VDX=VB+VDEY=VA+VBE]]>