[發(fā)明專利]閃爍探測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210025413.6
• 申請日: 2012-02-06
• 公開（公告）號: CN102565840A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設計）人: 劉亞強;魏清陽;馬天予;王石;夏彥;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: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

技術領域

本發(fā)明屬于輻射探測技術領域，尤其是涉及一種閃爍探測器。

背景技術

閃爍探測器是高能射線探測常用得到探測器之一。閃爍探測器通常利用能夠有效阻擋和吸收電磁波輻射并與電磁波輻射產生發(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，根據(jù)射線能量、晶體有效原子系數(shù)和密度的不同，與晶體發(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)出閃爍光。利用光電探測器如光電倍增管(Photomultiplier?Tube，PMT)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；脈沖信號在多個光電倍增管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。

圖7是一種傳統(tǒng)閃爍探測器。其中10’為多個晶體單元組成的閃爍晶體陣列，20’為多個PMT組成的光電探測陣列。傳統(tǒng)的二維位置解碼探測器是閃爍晶體陣列10’直接耦合光電探測陣列20’。其中PMT的尺寸通常比閃爍晶體陣列的晶體單元尺寸大很多，晶體單元的數(shù)量多于PMT的數(shù)量，利用PMT信號輸出的大小，使用能量加權算法進行入射位置的定位，實現(xiàn)多晶體單元用少量的PMT讀出并定位。

但是采用能量加權算法不能做到單個晶體單元像素的完全讀出，各個晶體單元的響應存在交疊；而且需要對閃爍晶體陣列進行很復雜的分光設計，不同的閃爍晶體陣列需要專門設計不同的分光方案，保證每個晶體單元按不同比例的光分配到PMT陣列中，這種方案需要大量的PMT，分光設計非常復雜，探測精度低，成本高。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在至少解決上述技術問題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種閃爍探測器，該閃爍探測器晶體單元的分光設計簡單，探測精度高，成本低，所需的PMT和讀出電路數(shù)量減少。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明實施例提出一種閃爍探測器，包括：閃爍晶體陣列，所述閃爍晶體陣列包括M個晶體單元，所述M個晶體單元排列成預定的陣列且通過光學膠或硅油相連，所述M個晶體單元之間彼此隔光且每個所述晶體單元具有出光面；光電探測陣列，所述光電探測陣列包括N個光電探測單元，所述N個光電探測單元排列成預定的探測陣列；光纖組，所述光纖組由P×M根光纖組成，并將P×M根光纖的排列方案記錄作為排列組合查找表，其中每P根光纖為一組，P根所述光纖的第一端與一個所述晶體單元耦合，P根所述光纖的第二端分別與P個光電探測單元耦合，P、N、M均為整數(shù)，1＜P＜N＜M且和解碼模塊，所述解碼模塊設定一個觸發(fā)閾值，通過對N個光電探測單元信號讀出，并與所述觸發(fā)閾值比較，輸出超過觸發(fā)閾值的光電探測單元編號，并與所述排列組合查找表比對，從而定位射線入射位置。。

根據(jù)本發(fā)明實施例的該閃爍探測器，通過采用按照預定規(guī)則編排的光纖，減少了所需的PMT和讀出電路數(shù)量，且使晶體單元分光設計簡單，探測精度高，成本低，可以實現(xiàn)了傳統(tǒng)上只有位置靈敏的昂貴探測器才可以實現(xiàn)的晶體單元的像素化讀出，提高探測器的空間分辨率。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述閃爍晶體陣列為六面體、環(huán)形或弧形。形狀規(guī)則，便于組裝探測器。

在本發(fā)明的一個實施例中，每個所述晶體單元由單個長方體形狀的或梯形六面體形狀的晶體塊形成，或者由多個長方體形狀的或梯形六面體形狀的晶體塊拼接而成。制造和加工方便，成本低，且能夠緊湊排列組成規(guī)則形狀的閃爍晶體陣列。

在本發(fā)明的一個實施例中，每個所述晶體單元的外表面上貼有反光膜、或涂上反光材料或鍍有反光膜，且每個所述晶體單元的一個端面露出以作為所述出光面。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述光纖為導光、不漏光的細軟管形，橫截面為圓形或多邊形，所述光纖兩端為等截面或不等截面。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述光電探測單元為光電倍增管、多像素光子計數(shù)器、硅光電倍增管、血崩二極管、和電子倍增電感耦合器件中的一種。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述晶體單元由選自下面材料之一或它們的組合構成：鍺酸鉍、硅酸镥、硅酸釔镥、硅酸釓镥、硅酸釓、硅酸釔、氟化鋇、碘化鈉、碘化銫、鎢酸鉛、鋁酸釔、溴化鑭、氯化鑭、鈣鈦镥鋁、焦硅酸镥、鋁酸镥和碘化镥。