CN102288981B - 一种pet探测系统的定位装配系统及其定位装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种PET探测器的定位装配系统，包括闪烁晶体阵列、光电倍增管阵列和耦合在二者之间的光导，其中，在光导耦合光电倍增管阵列的一面开设有光电倍增管定位装配凹槽，光电倍增管阵列通过光电倍增管定位装配凹槽保持与光导平面的平行和单个光电倍增管与所述光导平面的垂直；定位装配系统还包括具有固定或者可移动定位标尺的定位模具，定位模具根据所述光电倍增管定位装配凹槽的位置或者已经与光导耦合的光电倍增管阵列中光电倍增管的位置确定与光电倍增管对应的闪烁晶体在光导上的耦合位置。本发明能够以更低的生产成本和更为简化的生产工艺，实现PET探测器装配过程中晶体阵列平面和光电倍增管阵列平面平行和对齐的目的。

Description

一种PET探测系统的定位装配系统及其定位装配方法

技术领域

本发明涉及PET探测系统的定位装配技术领域，更为具体地，涉及一种PET探测系统的定位装配系统及其定位装配方法。

背景技术

在PET(Positron Emission Tomography，正电子发射断层扫描仪)应用中，要求对正电子湮灭后产生的一对伽马射线的能量，以及击中探测器的位置进行精确的测量。目前最主要的PET探测器为闪烁体探测器加上光电倍增管。射线击中闪烁体后产生闪烁荧光被光电倍增管搜集并进行放大后，得到电信号。在对探测器进行装配的过程中，不管晶体阵列的晶体采用何种材料，也不管光电倍增管的形状是方形还是圆形，都要求闪烁晶体阵列和光电倍增管阵列平面以某个特定的规则尽量平行和对齐，这样才能保证光电倍增管阵列更好地接收闪烁晶体阵产生的闪烁荧光。因此，如何保证晶体阵列平面和光电倍增管阵列平面的平行性、如果保证光电倍增管和闪烁晶体良好地对齐成为探测器的装配过程中比较重要的问题。

目前的探测器的装配方式一般有两种：

1、将闪烁晶体阵列和光电倍增管阵列直接手工耦合在一起。这种做法的优点是直观方便，而且闪烁晶体产生的光能最大限度地被光电倍增管阵列吸收；缺点是手工操作会不可避免的存在一定误差，无法保证光电倍增管阵列和晶体阵列各自的平整度，另外也很难保证光电倍增管与闪烁晶体阵列之间的对齐关系。

2、在闪烁晶体阵列和光电倍增管阵列之间引入光导。如公开号为CN1186246A和公开号为101182133A的中国专利申请，通过在闪烁晶体阵列和光电倍增管阵列之间引入光导来提高PET探测器的分辨率和灵敏度，但现有技术中这种光导为光线结构，其引入光导的主要目的是利用光纤的信号传输性能参与光的分配，而没有考虑到光导能带来的系统装配的便利。

可以看出，闪烁晶体阵列平面和光电倍增管阵列平面的平行性和对齐的问题仍然是现有的探测器装配方式中所亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种PET探测器的定位装配系统及其定位装配方法，利用特定结构的光导配合以具有定位标尺的定位模具，来达到使闪烁晶体阵列平面和光电倍增管阵列平面在装配过程中平行和对齐的目的。

根据本发明的一个方面，提供了一种PET探测器的定位装配系统，包括闪烁晶体阵列、光电倍增管阵列和耦合在所述闪烁晶体阵列与光电倍增管阵列之间的光导，其中，

在所述光导与所述光电倍增管阵列耦合的一面开设有与光导平面垂直的光电倍增管定位装配凹槽，所述光电倍增管阵列通过所述光电倍增管定位装配凹槽保持与所述光导平面的平行和单个光电倍增管与所述光导平面的垂直；并且，

所述定位装配系统还包括定位模具，该定位模具具有固定或者可移动定位标尺的定位模具，并根据所述光电倍增管定位装配凹槽的位置或者已经与所述光导耦合的光电倍增管阵列中光电倍增管的位置确定与所述光电倍增管对应的闪烁晶体在所述光导上的耦合位置。

根据本发明的另一方面，提供了一种利用上述定位装配系统装配PET探测器的定位装配方法，包括：

通过所述光导的光电倍增管定位装配凹槽将所述光电倍增管阵列与所述光导耦合；

利用定位模具根据所述光电倍增管定位装配凹槽的位置或者已经与所述光导耦合的光电倍增管阵列中光电倍增管的位置确定与所述光电倍增管对应的闪烁晶体在所述光导上的耦合位置；

根据所确定的闪烁晶体在所述光导上的耦合位置耦合所述闪烁晶体和所述光导。

利用上述根据本发明的PET探测系统的定位装配系统及其定位装配方法，可以借助光导本身的机械结构，使光电倍增管阵列与光导定位耦合，借助与光导固定的定位模具高精度地定位与光电倍增管相对应的闪烁晶体的位置，并以光导为基准和媒介实现闪烁晶体阵列和光电倍增管阵列的平行。而且，本发明中所采用的光导可以由透光性好的有机或者无机玻璃开模而成，相对于现有光纤结构的光导，生产成本大大降低。综合以上，本发明能够以更低的生产成本和更为简化的生产工艺，实现PET探测器装配过程中晶体阵列平面和光电倍增管阵列平面平行和对齐的目的。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为本发明实施例中装配后形成的PET探测器的实施例效果示意图；

图2为图1所示的实施例中光导的结构示意图；

图3为本发明一个定位模具实施例的斜视图；

图4图3所示的定位模具实施例的主视图；

图5为本发明另一定位模具实施例的斜视图；

图6为本发明又一定位模具实施例的斜视图；

图7为本发明一个后盖实施例的结构示意图；

图8为本发明PET探测器的定位装配方法的流程示意图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

本发明提供的PET探测器的定位装配系统包括PET探测器组件和在装配PET探测器组件过程中用于装配定位的辅助工具-定位模具，构成PTE探测器的组件主要包括闪烁晶体阵列、光电倍增管阵列和耦合在闪烁晶体阵列与光电倍增管阵列之间的光导。

图1为上述组件装配后形成的PET探测器的实施例效果示意图。如图1所示，在光导20上与光电倍增管阵列30耦合的一面开设有与光导平面垂直的光电倍增管定位装配凹槽，凹槽的底面与光导平面平行，光电倍增管阵列30通过上述光电倍增管定位装配凹槽保持与光导20平面的平行，同时，光电倍增管定位装配凹槽也保障了装配在其中的单个光电倍增管与光导平面的垂直。

图2是图1所示的实施例中光导的结构示意图，如图2所示，本实施例中的光导20包括光电倍增管定位装配凹槽21、光导主体22、闪烁晶体阵列装配凹槽23和定位孔24，其中，光电倍增管定位装配凹槽21、闪烁晶体阵列装配凹槽23和定位孔24均在光导主体22上利用机械开模形成，定位孔24设置在光导主体22上不影响闪烁晶体阵列和光电倍增管阵列装配的边缘部位，光电倍增管定位装配凹槽21为与光电倍增管阵列相对应的均匀排布的凹槽，也可以视为一个凹槽阵列。在本实施例中，由于光电倍增管是圆形的，因此光电倍增管定位装配凹槽21为圆形凹槽，当然，如果光电倍增管是方形的，光电倍增管定位装配凹槽21相应地开设为方形。

本发明中所采用的光导可以是任何具有良好透光性的光学材料，例如光学玻璃和光学有机玻璃。其中光导主体22要参与从闪烁晶体阵列到光电转换器件阵列所传输的光的分配，因此光导主体22的厚度应该在机械强度允许的情况下尽量薄，以减少光的损失和散射。光导的表面可以是粗糙面，也可以是抛光面。光导可以开模制造以满足特定的几何外形、强度和精度的要求。相比较于现有技术中具有复杂光纤结构的光导，本发明的这种光导能够极大地降低PET探测系统的整体生产成本。

定位模具用于根据光电倍增管定位装配凹槽的位置或者已经与光导耦合的光电倍增管阵列中光电倍增管的位置确定与该光电倍增管对应的闪烁晶体在光导上的耦合位置，定位模具上具有固定或者可移动定位标尺，以提供定位参照。

图3和图4分别为本发明一个定位模具实施例的斜视图和主视图。如图3和图4所示，本实施例中的定位模具40为方形，可以用于图1所示的PET探测器装配。定位模具40上具有定位孔41和定位标尺，定位孔41可以和图2中所示的光导20的定位孔24以及定位销相配合固定光导和定位模具，也可以采用定位孔和定位栓等其他本领域常用的定位手段固定光导和定位模具。

图3和图4所示的定位模具实施例为可拆卸式定位模具，也可以将定位模具设计为与光导一体设置，定位模具上的标尺可以是固定标尺，也可以是可移动定位标尺，可移动定位标尺能够根据定位的需要沿着定位模具的一边垂直滑动，在定位手段上比固定标尺更灵活。对于具有固定标尺与光导一体设置的定位模具来说，可以根据光导上光电倍增管定位装配凹槽的位置定位对应闪烁晶体在光导上的耦合位置。

本发明定位标尺的实现有很多种方法，一种方法如图3和图4所示，是在一平面上开一个方形的孔，并以孔的某个特征位置如43这样的顶角为参考点。对于不可移动的定位标尺，在其开模制造过程中，就能保证特征位置43是和光电倍增管阵列30的某个特征位置(比如顶角上的光电倍增管的中心)对齐的，所以只需将定位标尺和光导扣合并固定，然后将闪烁晶体阵列推到特征位置43，并与光导粘合即可。

在上述实施例中，定位模具是方形的，当然也可以设计成L形、U形或者其他具有直角的形状。图5和图6为本发明L形、U形定位模具实施例的斜视图，并且，在图5和图6所示的定位模具中，定位模具40还带有移动定位标尺42，移动定位标尺42能够沿着定位模具的一边垂直滑动，相比较于固定定位标尺，定位方式更加灵活。

在本发明的一个优选实施方式中，PET探测器还包括一后盖，该后盖与光导固定安装并将闪烁晶体阵列固定在光导和后盖之间，以固定和承重闪烁晶体阵列。后盖选用对射线吸收率低的材料制成，优选与闪烁晶体阵列中的闪烁晶体同样材质的后盖。图7为本发明一个后盖实施例的结构示意图，如图7所示，后盖50上开设有用以与光导固定的固定孔51。本实施例中的后盖为内凹形，凹陷的深度可以根据闪烁晶体阵列高出光导边缘平面的高度确定，当闪烁晶体阵列的高度等于与光导中用于容纳该闪烁晶体阵列的凹槽的高度时，后盖就可以设计为平面结构，后盖与光导固定安装就能够达到其固定和承重中间的闪烁晶体阵列的目的。

具体的，作为示例，在实际的系统组装中，光导的两个面一个用来耦合光电倍增管阵列，一个用来耦合闪烁晶体阵列，光导的两端设置有定位模具的固定装置，这个固定装置可以是贯穿光导的定位孔，也可以是突出于光导边缘、与光导平面呈垂直方向的定位柱；同样，定位模具上也应有对应的装置，如果光导上是定位孔，那么定位模具上的固定件可以是定位孔或者突出的定位柱；如果光导上是定位柱，那么定位模具上的固定件应该是定位孔，它们的位置应该精确对应；如果光导上的固定装置和定位模具上均为定位孔，那么还需要有固定螺栓来使定位模具扣合在光导上并固定。

装配闪烁晶体阵列之前，首先参照光电倍增管或者光电倍增管定位凹槽的位置装配适当的固定模具，或者调节可移动标尺的位置，使标尺的某个特征位置(比如某个顶角)与光电倍增管阵列或者光电倍增管定位凹槽的某个特征位置(比如某顶角上光电倍增管的中心位置)对齐，然后将闪烁晶体阵列推至标尺的顶端，用粘合剂或其他方法将闪烁晶体阵列固定，就可使其与光电倍增管阵列以很高的精度对齐。

当闪烁晶体阵列装配好以后，将定位模具取下，为了固定和承重晶体阵列，再在晶体阵列上加盖一个后盖。由于在光导上事先开有固定孔，所以实际的装配只需要将后盖的固定孔和光导的固定孔对齐后用螺丝固定即可。

图8是本发明PET探测器的定位装配方法的装配流程图，如图8所示，利用上述PET探测器的定位装配系统装配PET探测器的流程包括：

S810：通过光导的光电倍增管定位装配凹槽将光电倍增管阵列与光导耦合；S820：利用定位模具根据光电倍增管定位装配凹槽的位置或者已经与光导耦合的光电倍增管阵列中光电倍增管的位置确定与光电倍增管对应的闪烁晶体在光导上的耦合位置；S830：根据所确定的闪烁晶体在光导上的耦合位置耦合所述闪烁晶体和光导。

在将构成闪烁晶体阵列所有闪烁晶体耦合至光导之后，还可以将一与闪烁晶体阵列中的闪烁晶体同样材质的后盖固定安装在光导上以将闪烁晶体阵列固定在所述光导和所述后盖之间。

如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的PET探测系统的定位装配系统及其定位装配方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的PET探测系统的定位装配系统及其定位装配方法，还可以在不脱离

本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种PET探测器的定位装配系统，包括闪烁晶体阵列、光电倍增管阵列和耦合在所述闪烁晶体阵列与光电倍增管阵列之间的光导，其中，

在所述光导与所述光电倍增管阵列耦合的一面开设有与所述光导的平面垂直的光电倍增管定位装配凹槽，所述光电倍增管阵列通过所述光电倍增管定位装配凹槽保持与所述光导平面的平行和单个光电倍增管与所述光导平面的垂直；

所述光导与所述闪烁晶体阵列耦合的一面开设有闪烁晶体阵列装配凹槽；并且，

所述定位装配系统还包括定位模具，所述定位模具具有固定或者可移动定位标尺，所述定位模具根据所述光电倍增管定位装配凹槽的位置或者已经与所述光导耦合的光电倍增管阵列中光电倍增管的位置确定与所述光电倍增管对应的闪烁晶体在所述光导上的耦合位置；

所述光导上设有所述定位模具的固定装置，所述定位模具上具有对应的装置，用于将所述光导和所述定位模具的位置精确定位。

2.如权利要求1所述的定位装配系统，其中，

所述定位模具为可拆卸式定位模具，在所述光导和所述定位模具上分别设置有用于固定所述光导和所述定位模具的定位孔或者定位栓。

3.如权利要求2所述的定位装配系统，其中，

所述定位模具为具有可移动定位标尺的定位模具；

所述定位模具的可移动定位标尺用于根据定位的需要沿着所述定位模具的一边垂直滑动。

4.如权利要求1所述的定位装配系统，其中，

所述定位模具为具有固定标尺的定位模具；并且，

所述定位模具与所述光导一体设置；

所述定位模具根据所述光电倍增管定位装配凹槽的位置定位对应闪烁晶体在所述光导上的耦合位置。

5.如权利要求3或4所述的定位装配系统，其中，

所述定位模具为方形或者L形。

6.如权利要求1所述的定位装配系统，还包括一与所述闪烁晶体阵列中的闪烁晶体同样材质的后盖，所述后盖与所述光导固定安装并将所述闪烁晶体阵列固定在所述光导和所述后盖之间。

7.一种PET探测器的定位装配方法，所述PET探测器为权利要求1～6中任一项所述的PET探测器的定位装配系统中的PET探测器，所述方法包括：

通过所述光导的光电倍增管定位装配凹槽将所述光电倍增管阵列与所述光导耦合；

利用定位模具根据所述光电倍增管定位装配凹槽的位置或者已经与所述光导耦合的光电倍增管阵列中光电倍增管的位置确定与所述光电倍增管对应的闪烁晶体在所述光导上的耦合位置；

根据所确定的闪烁晶体在所述光导上的耦合位置耦合所述闪烁晶体和所述光导。

8.如权利要求7所述的定位装配方法，其中，在将构成闪烁晶体阵列所有闪烁晶体耦合至所述光导之后，还包括：

将一与所述闪烁晶体阵列中的闪烁晶体同样材质的后盖固定安装在所述光导上以将所述闪烁晶体阵列固定在所述光导和所述后盖之间。

9.如权利要求7所述的定位装配方法，其中，

所述定位模具为可拆卸式定位模具，在所述光导和所述定位模具上分别设置有用于固定所述光导和所述定位模具的定位孔或者定位栓；

在利用定位模具定位所述闪烁晶体之前，还包括固定所述定位模具和所述光导的步骤。

10.如权利要求9所述的定位装配方法，其中，

所述定位模具为具有可移动定位标尺的定位模具；

所述定位模具的可移动定位标尺用于根据定位的需要沿着所述定位模具的一边垂直滑动。

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