CN104950323A - 射线探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种射线探测器，其包括阻性板室、闪烁体及光电阴极。所述阻性板室包括第一阻性板室及第二阻性板室。所述第一阻性板室与所述第二阻性板室连接。所述第一阻性板室包括第一电极玻璃，所述第二阻性板室包括第二电极玻璃。所述闪烁体设于所述第一阻性板室及所述第二阻性板室之间。所述光电阴极包括第一光电阴极及第二光电阴极。所述第一光电阴极设于所述第一电极玻璃上，所述第二光电阴极设于所述第二电极玻璃上。本发明实施方式的探测器探测射线的灵敏度高，还具有量子增强功能，而且具有位置分辨力高，价格便宜等特点，可广泛应用于射线探测器中，并且所述射线探测器具有两个阻性板室的结构，探测射线的效率更高。
Description
技术领域
本发明属于辐射探测领域，特别涉及一种射线探测器。
背景技术
在单光子发射断层成像(Single-Photon Emission Computed Tomography，SPECT)和正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，PET)等探测器系统中，由于具有闪烁体结构，所述探测器具有探测效率高，对射线灵敏的特点，但其分辨能力低。
阻性板室结构探测器的分辨力力高，但其对射线的灵敏度低，并且只有一个阻性板室结构时探测效率不高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种射线探测器。
本发明实施方式的射线探测器包括阻性板室、闪烁体及光电阴极。所述阻性板室包括第一阻性板室及第二阻性板室。所述第一阻性板室与所述第二阻性板室连接。所述第一阻性板室包括第一电极玻璃，所述第二阻性板室包括第二电极玻璃。所述闪烁体设于所述第一阻性板室及所述第二阻性板室之间。所述光电阴极包括第一光电阴极及第二光电阴极。所述第一光电阴极设于所述第一电极玻璃上，所述第二光电阴极设于所述第二电极玻璃上。
本发明实施方式的射线探测器中，所述闪烁体对射线的灵敏度高，探测效率高，且所述闪烁体受射线激励后能产生可见光。而所述阻性板室具有分辨能力强，结构简单，价格便宜等特点，将所述阻性板室和所述闪烁体结合起来，可实现射线探测器的高灵敏度，高分辨力的功能，并且结构简单，价格便宜，可广泛应用于射线探测领域上，尤其是单光子发射断层成像(SPECT)和正电子发射断层成像(PET)等探测器系统中。阻性板室分为第一阻性板室及第二阻性板室，可更多地吸收所述闪烁体发出的可见光，提高所述射线探测器的探测效率。并且，当所述第一阻性板室或所述第二阻性板室之一损坏的时候，所述射线探测器还能继续工作。
在某些实施方式中，所述第一光电阴极设于所述第一阻性板室内部，且与所述第一电极玻璃表面接触；所述第二光电阴极设于所述第二阻性板室内部，且与所述第二电极玻璃表面接触。
在某些实施方式中，所述闪烁体设置在所述第一电极玻璃及所述第二电极玻璃上。
在某些实施方式中，所述第一阻性板室还包括第三电极玻璃及第一碳膜，所述第三电极玻璃设于所述第一阻性板室内部且与所述第一电极玻璃相互平行，所述第一碳膜设于所述第三电极玻璃远离所述第一光电阴极的表面上；
所述第二阻性板室还包括第四电极玻璃及第二碳膜，所述第四电极玻璃设于所述第二阻性板室内部且与所述第二电极玻璃相互平行，所述第二碳膜设于所述第四电极玻璃远离所述第二光电阴极的表面上；
所述第一碳膜及所述第二碳膜分别加有大于1000V的正电压，所述第一光电阴极及所述第二光电阴极分别加有大于1000V的负电压；所述第一电极玻璃、第二电极玻璃第三电极玻璃及所述第四电极玻璃常温下的电阻率大于1012Ω.cm。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施方式的射线探测器的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明提供一种射线探测器，下面结合附图予以说明。
请参阅图1，本发明实施方式的射线探测器100包括阻性板室10、闪烁体20及光电阴极30。阻性板室10包括第一阻性板室11及第二阻性板室12。第一阻性板室11与第二阻性板室12连接。第一阻性板11室包括第一电极玻璃111a，第二阻性板室12包括第二电极玻璃121a。闪烁体20设于第一阻性板室11及第二阻性板室12之间。光电阴极30包括第一光电阴极31及第二光电阴极3231。第一光电阴极31设于第一电极玻璃111a上，第二光电阴极32设于第二电极玻璃121a上。
本发明实施方式的射线探测器100中，闪烁体20对射线的灵敏度高，探测效率高，且闪烁体20受射线激励后能产生可见光。而阻性板室10具有分辨能力强，结构简单，价格便宜等特点，将阻性板室10和闪烁体20结合起来，可实现射线探测器100的高灵敏度，高分辨力的功能，并且结构简单，价格便宜，可广泛应用于射线探测领域上，尤其是单光子发射断层成像(SPECT)和正电子发射断层成像(PET)等探测器系统中。阻性板室10分为第一阻性板室11及第二阻性板室12，可更多地吸收闪烁体20向四周发出的可见光，提高了射线探测器100探测射线的效率。并且，当第一阻性板室11或第二阻性板室12之一损坏的时候，射线探测器100还能继续工作。
光电阴极30有光电转换的作用，能够接收闪烁体20发出的可见光，并且激发出电子，能将可见光信息转换为电子信息。由于每个电子均从光电阴极30发出，因此从光电阴极30发出的电子与引起雪崩的电子数目近似相等，所以加入了光电阴极30的阻性板室10就相当于一个气体的光电倍增器，射线探测器100具有很高的光电子增益功能。
在某些实施方式中，第一光电阴极31设于第一阻性板室11内部，且与第一电极玻璃111a表面接触；第二光电阴极32设于第二阻性板室12内部，且与第二电极玻璃121a表面接触。
如此，第一光电阴极31受激后产生的电子会与第一阻性板室11内的工作气体发生作用，工作气体电离出次级电子。第一光电阴极31与第一电极玻璃111a表面接触，当第一光电阴极31加上电压后，相应的第一电极玻璃111a也能加上电压，实现阻性板室技术中电极玻璃的加有电压的要求。
在某些实施方式中，闪烁体20设置在第一电极玻璃111a及第二电极玻璃121a上。
如此设置，可缩短闪烁体20与第一光电阴极31及第二光电阴极32的距离，减少外界对闪烁体20发出的可见光的影响，提高第一光电阴极31及第二光电阴极32收集闪烁体20发出的可见光的效率，从而进一步提高射线探测器100探测射线的效率、灵敏度和分辨能力。
在某些实施方式中，第一阻性板室11及第二阻性板室12内分别填充有工作气体，且工作气体的压强为一个大气压。
如此设置，在第一光电阴极31或第二光电阴极32发出的电子作用下，工作气体电离出更多次级电子，形成雪崩，增大次级电子产生的感应电流。
进一步地，工作气体可以为氟利昂或氙气等气体，此类气体在电子的作用下能电离出次级电子形成雪崩。
在某些实施方式中，第一阻性板室11还包括第三电极玻璃111b及第一碳膜112，第三电极玻璃111b设于第一阻性板室11之内且与第一电极玻璃111a相互平行，第一碳膜112设于第三电极玻璃111b远离第一光电阴极31的表面上。第一碳膜112和第一光电阴极31分别加有大于1000V的正负电压，第一电极玻璃111a和第二电极玻璃121a常温下的电阻率大于1012Ω.cm。
第二阻性板室12还包括第四电极玻璃121b及第二碳膜122，第四电极玻璃121b设于第二阻性板室12内部且与第二电极玻璃121a相互平行，第二碳膜122设于第四电极玻璃121b远离第二光电阴极32的表面上。第二碳膜122和第二光电阴极32分别加有大于1000V的正负电压，第二电极玻璃121a和第四电极玻璃121b常温下的电阻率大于1012Ω.cm。
如此设置，可以使第一电极玻璃111a和第三电极玻璃111b之间形成电场，在电场的作用下，第一光电阴极31发出的电子能获取高能量，使第一阻性板室11内的工作气体电离出次级电子形成雪崩。同理，第二阻性板室12内的工作气体也能电离出次级电子形成雪崩。
在某些实施方式中，第一阻性板室11还包括第一读出电路114板和第一电子学电路115，第一读出电路114板和第一电子学电路115依次设于第一碳膜112远离第一光电阴极31表面上。第二阻性板室12还包括第二读出电路124板和第二电子学电路125，第二读出电路124板和第二电子学电路125依次设于第二碳膜122远离第二光电阴极32表面上。
如此设置，第一读出电路114板和第二读出电路124板能感应出次级电子的形成的电流，感应电流经过第一电子学电路115和第二电子学电路125放大、甄别等数字化处理，就能得到入射射线的能量和强度信息。
在某些实施方式中，阻性板室10的外壳为密封盒13，在密封盒13与第一电极玻璃111a及第二电极玻璃121a之间分别设置有第一密封绝缘块116和第二密封绝缘块126。这样设置可使得第一阻性板室11和第二阻性板室12为一个完全密封的腔体，可以防止第一阻性板室11和第二阻性板室12内的工作气体泄漏，从而影响射线探测器100的工作性能。
在第一碳膜112和第一读出电路114板之间设置第一绝缘膜113，在第二碳膜122和第二读出电路124板之间设置第二绝缘膜123，第一绝缘膜113及第二绝缘膜123可以是Mylar膜。如此，可以避免第一读出电路114板及第二读出电路124板分别和高压直接接触，防止第一读出电路114板及第二电路板受到破坏。
射线探测器100的工作过程如下：以第一阻性板室11为例，工作气体被密封在第一阻性板室11中，第一阻性板室11中的第一电极玻璃111a和第三电极玻璃111b相互平行设置。第一碳膜112和第一光电阴极31上分别加上正负高压，在高压的作用下，第一阻性板室11内的气体空间形成一个较强的电场，气体中的场强可达到104V/cm以上。人在检查身体的时候，从人体组织器官发出的射线打到射线探测器100的闪烁体20上，闪烁体20受激发出可见光，可见光穿过第一电极玻璃111a在第一光电阴极31上打出电子，电子在强电场作用下加速获得足够高的能量，电子会与气体分子作用电离出次级电子。在电场的作用下，电离出的次级电子在气体中形成雪崩，一个电子会产生107-108个次级电子，次级电子向阳极运动过程中会在第一读出电路114板上感应出电流，感应电流被第一电子学电路115放大、甄别等数字化处理，从而得到入射射线的能量和强度信息。第二阻性板室12的工作过程与第一阻性板室11的工作过程类似。将第一电子学电路115和第二电子学电路125得到的信息叠加便是总的入射射线的信息。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种射线探测器，其特征在于，包括：
阻性板室，包括第一阻性板室及与所述第一阻性板室连接的第二阻性板室；所述第一阻性板室包括第一电极玻璃，所述第二阻性板室包括第二电极玻璃；
设于所述第一阻性板室及所述第二阻性板室之间的闪烁体；及
光电阴极，包括第一光电阴极及第二光电阴极；
所述第一光电阴极设于所述第一电极玻璃上；所述第二光电阴极设于所述第二电极玻璃上。
2.如权利要求1所述的射线探测器，其特征在于，所述第一光电阴极设于所述第一阻性板室内部，且与所述第一电极玻璃表面接触；所述第二光电阴极设于所述第二阻性板室内部，且与所述第二电极玻璃表面接触。
3.如权利要求1所述的射线探测器，其特征在于，所述闪烁体设置在所述第一电极玻璃及所述第二电极玻璃上。
4.如权利要求1所述的射线探测器，其特征在于，所述第一阻性板室还包括第三电极玻璃及第一碳膜，所述第三电极玻璃设于所述第一阻性板室内部且与所述第一电极玻璃相互平行，所述第一碳膜设于所述第三电极玻璃远离所述第一光电阴极的表面上；
所述第二阻性板室还包括第四电极玻璃及第二碳膜，所述第四电极玻璃设于所述第二阻性板室内部且与所述第二电极玻璃相互平行，所述第二碳膜设于所述第四电极玻璃远离所述第二光电阴极的表面上；
所述第一碳膜及所述第二碳膜分别加有大于1000V的正电压，所述第一光电阴极及所述第二光电阴极分别加有大于1000V的负电压；所述第一电极玻璃、第二电极玻璃、第三电极玻璃及所述第四电极玻璃常温下的电阻率大于1012Ω.cm。
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