[實用新型]一種核探測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220519149.7
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN203037858U
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦秀波;趙博震;魏存峰;魏龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院高能物理研究所
• 主分類號: G01T1/00
• 分類號: G01T1/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及射線探測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種核探測裝置。

背景技術(shù)

目前，核探測器是高能物理與核物理研究領(lǐng)域中用于射線探測的關(guān)鍵部件，在軍事、工業(yè)檢測以及醫(yī)學(xué)影像等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。依據(jù)功能的不同，核探測器可以分為位置靈敏型、能量分辨型和時間分辨型以及同時具備多種功能的探測器等。其中，閃爍探測器是核探測器中的常用技術(shù)，其中的閃爍材料是用于探測和記錄各種射線粒子（包括X射線、γ射線以及中子等）的發(fā)光材料，當(dāng)具有較高能量的帶電或不帶電粒子通過閃爍體時，其能量被吸收，從而引起這些材料的分子或原子激發(fā)和電離，當(dāng)這些受激分子或原子由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時會以光子的形式釋放能量，而發(fā)射的光子具有特定的能譜并被稱為閃爍光，通過測量閃爍光的發(fā)光光譜就可以分析和記錄各種射線的特性，從而測量其發(fā)光位置，閃爍探測器可以用于射線的定位以及成像。

射線的定位是核探測器的關(guān)鍵功能之一，由于高能射線通常具有較高的穿透深度，對其吸收系數(shù)的要求使得閃爍材料必須具有一定的厚度，而各向同性發(fā)射的光子導(dǎo)致系統(tǒng)的橫向分辨率隨著閃爍材料厚度的增加而降低，因而位置分辨型核探測器通常采用結(jié)構(gòu)化的閃爍材料，例如具有微針狀結(jié)構(gòu)的碘化銫薄膜在X射線計算機(jī)斷層掃描（CT）系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，具有類似結(jié)構(gòu)的ZnO晶體則被用于中子探測。另外，人為創(chuàng)造結(jié)構(gòu)化晶體陣列也是解決位置分辨問題的另一方法，例如在正電子發(fā)射斷層掃描（PET）系統(tǒng)中通常將晶體切割成條，在側(cè)壁添加隔離層后重新組合成陣列，或?qū)⒕w填充在具有固定形狀的模板中，從而降低閃爍光在不同“像素”（陣列單元）之間的串?dāng)_。

雖然上述現(xiàn)有技術(shù)中的方案可以提高核探測器的位置分辨能力，但上述技術(shù)方案也喪失了其沿深度方向的位置信息，同時隨著閃爍材料厚度的增加，光傳輸效率也逐漸降低，影響了核探測器的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種核探測裝置，能夠降低對閃爍材料的要求，直接得到閃爍光在閃爍材料中產(chǎn)生位置的三維信息，能在實現(xiàn)位置分辨的同時具有能量分辨能力，且閃爍光的收集效率也得到了提高，從而提升了核探測裝置的性能。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種核探測裝置，所述裝置包括閃爍單元、微光學(xué)單元、光電轉(zhuǎn)換器件，以及圖像采集與數(shù)據(jù)處理單元，其中：

所述閃爍單元為有機(jī)或無機(jī)的晶體或薄膜材料；

所述微光學(xué)單元為微透鏡陣列，該微透鏡陣列由多個結(jié)構(gòu)和參數(shù)相同的單元透鏡組成；

所述光電轉(zhuǎn)換器件分別與所述微光學(xué)單元和所述圖像采集與數(shù)據(jù)處理單元電連接。

所述裝置還包括光學(xué)組件，所述光學(xué)組件設(shè)置在所述微光學(xué)單元的前端或后端，或所述微光學(xué)單元內(nèi)置于所述光學(xué)組件的內(nèi)部；且所述光學(xué)組件由一個或一組透鏡組成。

所述光學(xué)組件包括凸透鏡，或根據(jù)設(shè)計需要使用凹透鏡、反光鏡或分光鏡。

所述微光學(xué)單元采用二維平面陣列設(shè)計；或采用一維線性陣列設(shè)計；或采用立體排列方式設(shè)計。

所述立體排列方式包括：球形、半球形或多邊性。

所述閃爍單元為整塊閃爍體，或由多塊閃爍體進(jìn)行拼接而成；

且整塊閃爍材料的形狀被設(shè)計成圓柱體、多面體、圓球或薄膜；

拼接而成的閃爍體陣列為平面結(jié)構(gòu)，或為不同形狀的立體結(jié)構(gòu)。

由上述本實用新型提供的技術(shù)方案可以看出，所述裝置包括閃爍單元、微光學(xué)單元、光電轉(zhuǎn)換器件，以及圖像采集與數(shù)據(jù)處理單元，其中所述閃爍單元為有機(jī)或無機(jī)的晶體或薄膜材料；所述微光學(xué)單元為微透鏡陣列，該微透鏡陣列由多個結(jié)構(gòu)和參數(shù)相同的單元透鏡組成；所述光電轉(zhuǎn)換器件分別與所述微光學(xué)單元和所述圖像采集與數(shù)據(jù)處理單元電連接。該裝置能夠降低對閃爍材料的要求，直接得到閃爍光在閃爍材料中產(chǎn)生位置的三維信息，能在實現(xiàn)位置分辨的同時具有能量分辨能力，從而提升了核探測裝置的性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的核探測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例所提供含有光學(xué)組件的核探測裝置的某一結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式