[發明專利]一種基于光學性能調制的電離輻射檢測方法及系統

有效

• 申請號: 201810497329.1
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108693550B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 許劍鋒;王宇黎;李穎潔
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01T1/16
• 分類號: G01T1/16
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明公開一種基于光學性能調制的電離輻射檢測方法及系統，包括：在包含電離輻射源的檢測對象周圍放置多對檢測模塊，每對檢測模塊位于檢測對象的相對位置，每個檢測模塊包括一個電光晶體和一個探測器，電離輻射源所發出的輻射粒子進入檢測對象后湮滅產生多對運動方向相反的γ光子；對每個電光晶體入射泵浦光，則泵浦光在電光晶體前后兩個拋光的平行反射面反射，將前后兩個反射面的反射光束聚焦產生干涉條紋，若γ光子到達電光晶體，電光晶體的折射率發生改變，則干涉條紋發生移動；探測器根據每對γ光子引起的對應兩個干涉條紋發生移動的時間差反解出電離輻射源湮滅點的位置，進而對檢測對象進行圖像重建。本發明提高了PET檢測效率。

技術領域

本發明涉及正電子發射型計算機斷層顯像(Positron Emission ComputedTomography，PET)電離輻射檢測技術領域，更具體地，涉及一種基于光學性能調制的電離輻射檢測方法及系統。

背景技術

在傳統的PET系統中，時間分辨率主要受閃爍晶體的閃爍機制和其他物理性質的限制，通常在PET系統中，對于20mm長度的閃爍晶體的時間分辨率在200ps以上。圖1為傳統PET檢測原理示意圖，如圖1所示，傳統的PET探測模塊由閃爍晶體和探測器組成。由電離輻射源湮滅產生的兩個γ光子運動方向相反，兩個運動方向夾角180°，射入閃爍晶體中并與閃爍晶體相互作用，在晶體內產生能量沉積并最終釋放出可見光子，可見光子在晶體內繼續傳輸，最終到達探測器并被轉換為電信號，可見光子也可稱為閃爍光。圖2為傳統PET檢測結構示意圖，其中，1為電離輻射源，2為γ光子，3為閃爍晶體，4為探測器。利用電離輻射源1湮滅產生的兩個γ光子運動方向相反的特征，在包含電離輻射源的檢測對象周圍安放一圈探測器模塊，如圖2所示，探測器模塊包括多對閃爍晶體3和探測器4，利用相對的一對探測器4的輸出信號的時間差來反解出具體的電離輻射源湮滅的位置，進而對待檢測對象進行圖像得重建與圖像處理。

傳統的PET檢測系統是基于閃爍光的產生而進行檢測的，電離輻射湮滅產生的γ光子經過一系列的變化最終轉換為閃爍光。因此在傳統的PET探測模塊中，檢測的時間分辨率受閃爍晶體的閃爍機制的限制，這個探測的時間分辨率在10^-10-10^-9這個數量級范圍內。因此，傳統的PET系統的時間分辨率受閃爍晶體的閃爍機制的限制，時間分辨率較低，大大影響PET檢測效率。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于解決傳統的PET系統的時間分辨率受閃爍晶體的閃爍機制的限制，時間分辨率較低的技術問題。

為實現上述目的，一方面，本發明提供一種基于光學性能調制的電離輻射檢測方法，包括：

在包含電離輻射源的檢測對象周圍放置多對檢測模塊，每對檢測模塊位于檢測對象的相對位置，每個檢測模塊包括一個電光晶體和一個探測器，電離輻射源所發出的輻射粒子進入檢測對象后湮滅產生多對運動方向相反的γ光子；對每個電光晶體入射泵浦光，則泵浦光在電光晶體前后兩個拋光的平行反射面反射，將前后兩個反射面的反射光束聚焦產生干涉條紋，若γ光子到達電光晶體，電光晶體的折射率發生改變，則干涉條紋發生移動；所述探測器根據每對γ光子引起的對應兩個干涉條紋發生移動的時間差反解出電離輻射源湮滅點的位置，進而對檢測對象進行圖像重建。

可選地，所述探測器通過以下方法確定每對γ光子引起的對應兩個干涉條紋發生移動的時間差：探測器檢測所述干涉條紋中心的強度，當所述干涉條紋移動時，所述探測器檢測到的干涉條紋中心的強度發生變化，每對γ光子引起的對應兩個干涉條紋中心強度發生變化的時間差即為對應兩個干涉條紋發生移動的時間差。

可選地，當γ光子到達電光晶體時，電光晶體內被激發產生電荷載流子并且在電荷載流子的作用下會出現局部電場，局部電場會改變經過前反射面入射到電光晶體的泵浦光的相位，進而使得干涉條紋移動。