CN106597569A - 一种多功能闪烁晶体测试平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多功能闪烁晶体测试平台，包括底座，可更换测试台及暗盒。底座的主要功能是给可更换测试台供电，获取可更换测试台采集到的数据，对数据进行处理后通过USB数据接口发送到电脑。可更换测试台由硅光电倍增管阵列通过光学耦合剂配合不同的光导构成，被测晶体通过空气耦合置于光导上方。暗盒内部嵌有大块LYSO支架用于放置测试所需的LYSO晶体块。本发明基于新一代固态光电传感器SiPM技术，无需使用放射源，通过更换不同光导快速而精准地测量不同尺寸和形式的晶体的性能，例如单根晶体条，单个不同尺寸晶体阵列，多个标准尺寸晶体阵列，多个晶体线列等，通过本发明，可以大幅提升晶体厂商晶体产品成品率，降低晶体产品生产成本。

Description

一种多功能闪烁晶体测试平台
技术领域
本发明涉及核辐射探测技术领域，特别是涉及一种多功能闪烁晶体测试平台。
背景技术
闪烁晶体(如BGO，LYSO，GSO等)是大型医疗设备正电子发射断层成像仪的探测器关键材料，随着医疗设备行业近几年的飞速发展，闪烁晶体材料的需求有了爆发式增长，越来越多的晶体材料厂商进入到闪烁晶体的研制和生产中，急需解决的问题也随之出现：由于晶体材料厂商对辐射探测了解十分有限，材料研发过程中晶体性能无从自己判断，往往需要委托外部机构协助测试，少量的样品测试还可以接受，大批量生产过程中单根晶体的均一性指标很难判断，交货时的晶体阵列的成品率也难以控制。越来越多的晶体材料厂商希望能够有一套测试设备能够快速而准确地测量他们生产的晶体。
SiPM(Silicon Photomultiplier，硅光电倍增管)被越来越多地应用在核辐射探测及核医学成像领域。与PMT相比，SiPM拥有工作电压低，光电探测效率高，体积小，光输出均一性好，对电磁场不敏感，价格低(单位面积价格已降低至PMT的30％以下)等诸多优点。SiPM可以设计成MxN的阵列用来进行晶体的性能测量。
闪烁晶体的性能测量一般要用到放射源，例如Na-22、Ge-68或CsI-137。然而对于晶体材料厂商来说申请这些放射源，哪怕是豁免源都非常的复杂。因此如果有一种晶体测试方法可以不用放射源就可以达到测量目的，晶体材料厂商将会非常欢迎。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种多功能闪烁晶体测试平台，在不使用放射源的情况，迅速而准确地测量不同尺寸和形式的晶体，从而提升晶体厂商晶体产品成品率，降低晶体产品生产成本。
技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种多功能闪烁晶体测试平台，包括底座、可更换测试台和暗盒；所述底座内包括信号读出及供电电路，所述可更换测试台设置在底座上，且所述可更换测试台与信号读出及供电电路连接；所述可更换测试台由硅光电倍增管阵列通过光学耦合剂配合光导构成，被测晶体通过空气耦合设置在光导上方；所述暗盒内部嵌有大块LYSO支架用于放置测试所需的LYSO晶体块；测试过程中，将暗盒下压紧密扣在底座上起避光作用。
所述可更换测试台包括16x16硅光电倍增管阵列和光导，光导与硅光电倍增管阵列之间填充有光学耦合剂。
所述光学耦合剂折射率约为1.7，正常工作温度在-40摄氏度到+200摄氏度，可在紫外线照射下固化。
所述硅光电倍增管阵列为正方形，外围尺寸为X mm*X mm，X<＝5,有效探测面积为Y mm x Y mm，Y<X，包含的微单元数>＝3000，工作电压<＝36V。
所述光导包括四种类型：单根被测晶体测试用光导，单个不同尺寸被测晶体阵列测试用光导，多个标准尺寸被测晶体阵列测试用光导和多个被测晶体线列测试用光导。
所述被测晶体材料包括BGO、LYSO、LSO、YSO、CsI、NaI、GSO。
所述暗盒材质为铝合金，厚度<＝2mm，内部发黑处理，尺寸满足扣在底座之上紧密结合。
所述大块LYSO支架的尺寸至少满足可以覆盖被测晶体的最大外围尺寸，暗盒扣下后，所述大块LYSO支架离被测晶体顶部距离<＝2mm。
所述LYSO晶体块固定在大块LYSO支架里，LYSO晶体块厚度为5mm-20mm，长和宽<＝大块LYSO支架尺寸。
所述底座配置有USB数据接口、电源适配器接口、电源开关、进风口和风扇，所述底座与可更换测试台之间通过板对板连接器相连。
有益效果：目前有的晶体厂商采取普通PMT测试单根晶体，采用位置敏感型PMT测试晶体阵列，缺点是测试速度慢。主要原因是普通PMT一次只能测试一根晶体，而位置敏感型PMT测试晶体阵列时不同尺寸晶体阵列要进行不同的校正才能获得准确地结果。无论使用哪种PMT，都无法快速更换晶体条或晶体阵列，因为PMT每次开启都要进行预热才能达到最佳性能。而基于SiPM的测试平台，采取1对1耦合方式，通过配合不同光导，可以测量各种尺寸和形式的晶体，单根晶体测试最大量为256根，不同尺寸晶体阵列测量时无需进行再次校正，最重要的是，SiPM作为半导体元器件，供电后迅速达到稳定状态，可以频繁断电，因此更换晶体条或晶体阵列的速度远远超过基于PMT的测试设备。
本发明使用LYSO晶体块替代放射源，通过LYSO自然本底辐射的2个能峰(Lu202keV和Lu 307keV)来测量晶体，测量结果与其他放射源测量结果完全一致，真正解决了大部分晶体材料厂商申请放射源难的问题。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为4种不同类型可更换测试台的示意图；
附图3为LYSO晶体自然本底辐射的能谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1所示，一种多功能闪烁晶体测试平台，包括底座1、可更换测试台2和暗盒5。底座1的主要功能是给可更换测试台2供电，并获取可更换测试台2采集到的数据，对数据进行处理后通过USB数据接口6发送到电脑，具体的所述底座1内包括信号读出及供电电路，所述可更换测试台2设置在底座1上，且所述可更换测试台2与信号读出及供电电路连接。所述可更换测试台2由硅光电倍增管阵列通过光学耦合剂配合光导构成，被测晶体3通过空气耦合设置在光导上方；所述暗盒5内部嵌有大块LYSO支架4用于放置测试所需的LYSO晶体块；测试过程中，将暗盒5下压紧密扣在底座1上起避光作用。
所述可更换测试台2包括16x16硅光电倍增管阵列和光导，光导与硅光电倍增管阵列之间填充有光学耦合剂。所述光学耦合剂折射率约为1.7，正常工作温度在-40摄氏度到+200摄氏度，可在紫外线照射下固化。所述硅光电倍增管阵列为正方形，外围尺寸为X mm*Xmm，X<＝5,有效探测面积为Y mm x Y mm，Y<X，包含的微单元数>＝3000，工作电压<＝36V。如附图2，所述可更换测试台2的光导包括四种类型：单根被测晶体测试用光导，单个不同尺寸被测晶体阵列测试用光导，多个标准尺寸被测晶体阵列测试用光导和多个被测晶体线列测试用光导。
所述被测晶体3材料包括BGO、LYSO、LSO、YSO、CsI、NaI、GSO。
所述大块LYSO支架4的尺寸至少满足可以覆盖被测晶体3的最大外围尺寸，暗盒5扣下后，所述大块LYSO支架4离被测晶体3顶部距离<＝2mm。所述LYSO晶体块固定在大块LYSO支架里，LYSO晶体块厚度为5mm-20mm，长和宽<＝大块LYSO支架4尺寸。
所述暗盒5材质为铝合金，厚度<＝2mm，内部发黑处理，尺寸满足扣在底座1之上紧密结合。所述底座1配置有USB数据接口6、电源适配器接口7、电源开关8、进风口和风扇，所述底座1与可更换测试台2之间通过板对板连接器相连。
本发明基于新一代固态光电传感器SiPM技术，无需使用放射源，通过更换不同光导快速而精准地测量不同尺寸和形式的晶体的性能(光产额，均一性等)，例如单根晶体条(一次最多测量256根)，单个不同尺寸晶体阵列，多个标准尺寸晶体阵列，多个晶体线列等。通过使用该发明，可以大幅提升晶体厂商晶体产品成品率，降低晶体产品生产成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能闪烁晶体测试平台，其特征在于：包括底座(1)、可更换测试台(2)和暗盒(5)；所述底座(1)内包括信号读出及供电电路，所述可更换测试台(2)设置在底座(1)上，且所述可更换测试台(2)与信号读出及供电电路连接；所述可更换测试台(2)由硅光电倍增管阵列通过光学耦合剂配合光导构成，被测晶体(3)通过空气耦合设置在光导上方；所述暗盒(5)内部嵌有大块LYSO支架(4)用于放置测试所需的LYSO晶体块；测试过程中，将暗盒(5)下压紧密扣在底座(1)上起避光作用。
2.根据权利要求1所述的一种多功能闪烁晶体测试平台，其特征在于：所述可更换测试台(2)包括16x16硅光电倍增管阵列和光导，光导与硅光电倍增管阵列之间填充有光学耦合剂。
3.根据权利要求2所述的一种多功能闪烁晶体测试平台，其特征在于：所述光学耦合剂折射率约为1.7，正常工作温度在-40摄氏度到+200摄氏度，可在紫外线照射下固化。
4.根据权利要求1或2所述的一种多功能闪烁晶体测试平台，其特征在于：所述硅光电倍增管阵列为正方形，外围尺寸为Xmm*Xmm，X<＝5,有效探测面积为YmmxYmm，Y<X，包含的微单元数>＝3000，工作电压<＝36V。
5.根据权利要求1或2所述的一种多功能闪烁晶体测试平台，其特征在于：所述光导包括四种类型：单根被测晶体测试用光导，单个不同尺寸被测晶体阵列测试用光导，多个标准尺寸被测晶体阵列测试用光导和多个被测晶体线列测试用光导。
6.根据权利要求1所述的一种多功能闪烁晶体测试平台，其特征在于：所述被测晶体(3)材料包括BGO、LYSO、LSO、YSO、CsI、NaI、GSO。
7.根据权利要求1所述的一种多功能闪烁晶体测试平台，其特征在于：所述暗盒(5)材质为铝合金，厚度<＝2mm，内部发黑处理，尺寸满足扣在底座(1)之上紧密结合。
8.根据权利要求1所述的一种多功能闪烁晶体测试平台，其特征在于：所述大块LYSO支架(4)的尺寸至少满足可以覆盖被测晶体(3)的最大外围尺寸，暗盒(5)扣下后，所述大块LYSO支架(4)离被测晶体(3)顶部距离<＝2mm。
9.根据权利要求1所述的一种多功能闪烁晶体测试平台，其特征在于：所述LYSO晶体块固定在大块LYSO支架里，LYSO晶体块厚度为5mm-20mm，长和宽<＝大块LYSO支架(4)尺寸。
10.根据权利要求1所述的一种多功能闪烁晶体测试平台，其特征在于：所述底座(1)配置有USB数据接口(6)、电源适配器接口(7)、电源开关(8)、进风口和风扇，所述底座(1)与可更换测试台(2)之间通过板对板连接器相连。
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