[發明專利]雙端讀出探測器的作用深度定位分辨率快速確定方法

有效

• 申請號: 202010915013.7
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112014873B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 范鵬;夏彥;趙春晴;楊曉寧;張磊;肖慶生;徐靖皓;孫繼鵬;翟睿瓊;馮思亮
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G01T7/00
• 分類號: G01T7/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 郭棟梁

本發明公開了一種雙端讀出探測器的作用深度定位分辨率的快速確定方法，利用非準直源照射探測器并采集一定數目的伽馬光子事件，記錄每一個伽馬光子事件的晶體兩端光電轉換器件的輸出，計算兩端光電轉換器件輸出信號差異的統計分布，提取該統計分布的兩個邊界位置，利用非準直源測量數據測量探測器模塊對對應能量射線源的能量分辨率，結合作用深度定位分辨率與上述參數之間的關系，快速計算出探測器模塊的作用深度定位分辨率。與現有技術相比，本發明不依賴準直伽馬源，將作用深度定位分辨率的相關因素表征為兩端光電轉換器件的輸出差異的統計展寬程度，并最終與探測器模塊對對應能量的伽馬射線的能量分辨率建立相關關系，快速確定雙端讀出探測器的作用深度定位分辨率。

技術領域

本發明屬于晶體探測器中物理參數的測定技術領域，具體而言，本發明涉及一種雙端讀出探測器的作用深度定位分辨率的快速確定方法。

背景技術

當前，射線作用深度(Depth-of-Interaction,DOI)探測器(DOI探測器)對于提升伽馬成像系統的成像性能具有重要意義。例如在正電子發射斷層掃描儀(PositronEmission Tomography,PET)中，利用射線作用深度探測器可以有效地降低視差效應(Parallax Effect)的影響，進而提高伽馬成像系統的空間分辨率。在康普頓相機成像系統中，利用射線作用深度探測器可以提高獲得的康普頓散射光子的散射方向的精度進而提升伽馬源的方向定位信息的精確性。

在射線作用深度探測器中，雙端讀出晶體探測器是最重要的一種之一，其核心思想是伽馬光子入射在閃爍晶體內沉積能量，產生閃爍光子，閃爍光子在晶體內部輸運，最終到達晶體兩端的光電轉換器件，被轉換為電信號輸出。利用兩端光電轉換器件輸出信號幅度或電流大小的差異獲取伽馬光子在晶體內的作用深度位置信息。其中，雙端讀出晶體探測器的作用深度定位分辨率很大程度上取決于射線作用于晶體不同深度位置處時晶體兩端的光電轉換器件的輸出信號的差異程度，本質上該差異程度由閃爍光子在晶體內的輸運過程決定，因此探測器的作用深度定位分辨率與晶體探測器中閃爍晶體的尺寸、表面處理方式(晶體側表面的打磨程度(粗糙或者光滑程度)以及晶體側表面的反射膜等)和光產額息息相關。

通常的雙端讀出晶體探測器從晶體兩端讀出信號，利用兩端讀出信號大小的差異來計算伽馬光子在晶體內的作用深度信息，從而實現伽馬光子的三維作用位置信息的獲取。其構成例如是由像素化的LYSO晶體陣列在兩端耦合SiPM陣列組成的雙端讀出晶體探測器。

對于雙端輸出探測器而言，作用深度定位分辨率是評估雙端輸出探測器設計方案優劣的關鍵評判指標之一。在實際的探測器方案設計優化中，往往需要快速測量探測器的作用深度定位分辨率以定量評判不同探測器的設計方案的優劣。但是，在現有的技術方案中，通常采用準直的伽馬放射源照射探測器的一系列的深度位置同時記錄兩端光電轉換器件的輸出響應，進而獲取作用深度位置隨兩端光電轉換器件的輸出響應的相關關系，基于該相關關系進一步根據不同作用深度位置處的兩端的光電轉換器件的輸出響應的展寬程度定量評估探測器模塊的作用深度定位分辨率。其中，現有利用準直源照射測試DOI分辨率的大致步驟如下：

1.用準直源去照射晶體探測器的一系列不同深度位置，獲取在給定的深度位置處的探測器兩端的輸出響應S1和S2；

2.利用通過所測量的一系列的DOI位置的數據，利用線性擬合獲取k和c的值，計算在每一個位置處的的展寬程度(即分布曲線的半高寬)，與k值相乘獲取DOI分辨率的值。

由于需要用到準直放射源，作用深度定位分辨率的測量過程繁瑣且耗時，不能快速給出不同雙端讀出探測器模塊設計方案的優劣評判，而且容易引入準直誤差而影響所計算的作用深度定位分辨率的精度。

發明內容