CN106872491B - 一种用于测量晶体本征分辨率的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量晶体本征分辨率的实验装置，包括工作台、放射检测装置、探测装置和处理装置，放射检测装置包括安装座、放射源和第一探测器，安装座包括X轴移动组件和Z轴移动组件，探测装置包括两个第二探测器和晶体阵列座。由于第一探测器的探测端与放射源之间可放置晶体片，使得第一探测器探测晶体片的闪烁光子，并将光信号转化为第一电信号，处理器获取第一电信号并将第一电信号与两个电信号比较，判断两个第二探测器的探测是否准确，并且放射检测装置包括X轴移动组件和Z轴移动组件能够准确调节放射源与晶体阵列的位置，提高了实验的准确性。

Description

一种用于测量晶体本征分辨率的实验装置

技术领域

本发明涉及PET成像技术领域，具体涉及一种用于测量晶体本征分辨率的实验装置。

背景技术

晶体分辨图是一个显示PET探测器测量到的伽玛事件位置的二维直方图，由于所用晶体阵列由许多单个晶体组成，在晶体分辨图中每一个晶体单元对应一个点团，点团的大小和距离表明探测器是否可以清楚分辨每个晶体单元。

传统的使用单端读出的实验方法，深度效应(depth of interaction，DOI)的不确定是晶体分辨图质量提升和分辨效率的最大障碍。光电倍增管(PMT)与晶体阵列之间的相对位置不能得到很好的控制，且位置精度不够高，使其测量得到的晶体分辨图质量达不到理想效果，并且传统的单端读出实验方法没有精确的控制和调整光电倍增管(PMT)与晶体阵列之间的相对位置，不能很好的测得晶体本征分辨率。

发明内容

本申请提供一种能够提高测量晶体分辨率的实验装置。

一种实施例中提供一种测量晶体本征分辨率的实验装置，包括：

工作台；

放射检测装置，其包括安装座、放射源和第一探测器；安装座包括X轴移动组件和Z轴移动组件，X轴移动组件安装在工作台上，Z轴移动组件安装在X轴移动组件上；放射源和第一探测器安装在Z轴移动组件上，第一探测器的检测端面对放射源，且第一探测器的检测端与放射源之间设有用于安装晶体片的间距，第一探测器用于从晶体片中获取光信号并将光信号转化为第一电信号；

探测装置，其包括两个第二探测器和晶体阵列座；两个第二探测器分别可移动地安装在工作台上，并且两个第二探测器的检测端面对面设置，第二探测器用于从晶体阵列内获取光信号并将光信号转化为电信号；晶体阵列座上端设有用于安放晶体阵列的卡接部，晶体阵列座安装在工作台上，并且位于两个第二探测器之间；测量时，两个第二探测器移动至晶体阵列座的两侧，两个第二探测器的检测端分别与晶体阵列座上晶体阵列的两端贴合，并且两个第二探测器和晶体阵列三者中心对齐，晶体阵列与放射源的位置对齐；

以及处理装置，处理装置分别与第一探测器和两个第二探测器电信号连接，用于获取两个第二探测器分别转化的两个第二电信号，并根据两个第二电信号计算出闪烁光位于晶体阵列的位置；同时用于获取第一探测器转化第一电信号，并将第一电信号和两个第二电信号对比，根据对比结果判断两个第二探测器的探测是否准确。

进一步地，X轴移动组件包括X轴滑轨和X轴滑台，X轴滑轨固定在工作台上，X轴滑台可滑动地安装在X轴滑轨上；Z轴移动组件包括Z轴滑轨和Z轴滑台，Z轴滑轨垂直固定在X轴滑台上，Z轴滑台可滑动地安装在Z轴滑轨上；放射源和第一探测器分别安装在Z轴滑台上；X轴滑轨和Z轴滑轨为燕尾槽滑轨，对应的，X轴滑台和Z轴滑台为燕尾槽滑台。

进一步地，安装座还包括两个调节机构，调节机构包括旋钮和齿轮，一个齿轮可旋转地安装在X轴滑轨与X轴滑台之间，另一个齿轮可旋转地安装在Z轴滑轨和Z轴滑台之间，X轴滑台和Z轴滑台面对齿轮的面上均设有齿条；两个旋钮分别安装在X轴滑轨和Z轴滑轨的侧面，且延伸到X轴滑轨和Z轴滑轨内部与齿轮连接；X轴滑轨和X轴滑台的侧面设有X轴向的刻度线；Z轴滑轨和Z轴滑台的侧面设有Z轴向的刻度线。

进一步地，放射检测装置还包括固定架，固定架固定在Z轴滑台上，固定架具有一个水平的安装面，放射源和第一探测器安装在固定架的安装面上。

进一步地，探测装置还包括两个探测器座，探测器座可沿X轴移动地安装在工作台上，第二探测器可沿Y轴移动地安装在探测器座上。

进一步地，工作台上沿X轴方向设有一条直线型导轨，导轨上设有两个滑台，两个探测器座分别固定在两个滑台上；导轨为燕尾槽导轨，相对应的，滑台为燕尾槽滑台。

进一步地，探测器座顶面中间设有放置第二探测器的凹槽，探测器座顶面两侧设有垂直向上延伸的螺钉安装部，第二探测器的两侧通过螺钉固定在探测器座的凹槽上，螺钉沿Y轴方向安装在螺钉安装部上，并且一端顶住第二探测器，两个螺钉用于调节第二探测器在Y轴方向的位置。

进一步地，卡接部为一侧凸起台阶型结构或者为凹槽。

进一步地，晶体阵列座底面的中间和两端中的至少一个位置上设有用于定位的凸块。

进一步地，探测装置还包括垫片，垫片垫在卡接部与晶体阵列之间，用于调节晶体阵列的位置。

依据上述实施例的用于测量晶体本征分辨率的实验装置，由于设有两个第二探测器，两个第二探测器分别位于晶体阵列座的两侧，使得两个第二探测器可同时对晶体阵列座上的晶体阵列进行探测，获取晶体阵列上闪烁光的光信号并将其转化为第二电信号，处理装置获取两个第二探测器分别转化的第二电信号，根据两个第二电信号可计算出闪烁光子在晶体阵列中的具体位置，再通过该具体位置得出的测量响应曲线更加接近实际响应曲线；第一探测器的探测端与放射源之间可放置晶体片，使得第一探测器探测晶体片的闪烁光子，并将光信号转化为第一电信号，处理器获取第一电信号并将第一电信号与两个电信号比较，判断两个第二探测器的探测是否准确，并且放射检测装置包括X轴移动组件和Z轴移动组件能够准确调节放射源与晶体阵列的位置，提高了实验的准确性。

附图说明

图1为一种用于测量晶体本征分辨率的实验装置的结构框图；

图2为一种用于测量晶体本征分辨率的实验装置的俯视图；

图3为一种用于测量晶体本征分辨率的实验装置的结构示意图；

图4为一种用于测量晶体本征分辨率的实验装置中探测器座的截面示意图；

图5为一种用于测量晶体本征分辨率的实验装置中晶体阵列座的截面示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2和图3所示，在本实施例中提供了一种用于测量晶体本征分辨率的实验装置，包括工作台1、放射检测装置2、探测装置3和处理装置4。放射检测装置2和探测装置3分别安装在工作台1上，处理装置4安装在工作台1上或者安装在单独的电柜箱中。

如图2放射检测装置2包括安装座21、放射源22和第一探测器23。安装座21包括X轴移动组件211和Z轴移动组件212，X轴移动组件211包括X轴滑轨2111和X轴滑台2112，X轴滑轨2111通过螺钉固定安装在工作台1上，X轴滑轨2111上具有沿X轴方向的燕尾凹槽，X轴滑台2112面对X轴滑轨2111的安装面上具有对应的燕尾凸条，X轴滑台2112通过燕尾结构可滑动的安装在X轴滑轨上。Z轴移动组件212包括Z轴滑轨2121和Z轴滑台2122，Z轴滑轨2121通过螺钉垂直固定安装在X轴滑台上，Z轴滑轨2121上具有沿Z轴方向的燕尾凹槽，Z轴滑台2122面对Z轴滑轨2121的安装面上具有对应的燕尾凸条，Z轴滑台2122通过燕尾结构可滑动地安装在Z轴滑轨2121上。

为了调节X轴移动组件211和Z轴移动组件212的移动，安装座21还包括两个调节机构213，两个调节213机构分别安装在X轴移动组件211和Z轴移动组件212上，两个调节213机构分别用于X轴向移动和Z轴向移动。调节机构213包括旋钮和齿轮，一个齿轮可旋转地安装在X轴滑轨2111与X轴滑台2112之间，另一个齿轮可旋转地安装在Z轴滑轨2121和Z轴滑台2122之间，X轴滑台2112和Z轴滑台2122面对齿轮的面上均设有齿条，齿轮通过与X轴滑台2112和Z轴滑台2122上的齿条啮合在一起，齿轮可驱动X轴滑台2112和Z轴滑台2122的移动。两个旋钮分别安装在X轴滑轨2111和Z轴滑轨2121的侧面，且延伸到X轴滑轨2111和Z轴滑轨2121内部与齿轮连接，操作人员通过旋转旋钮带动齿轮驱动X轴滑台2112和Z轴滑台2122移动，实现X轴向和Z轴向的位移调整；X轴滑轨2111和X轴滑台2112的侧面设有X轴向的刻度线；Z轴滑轨2121和Z轴滑台2122的侧面设有Z轴向的刻度线，如游标卡尺上的刻度线，刻度的精度可达0.1mm，即调节的精度达到0.1mm。

如图3所示，为了更好的固定放射源22和第一探测器23，放射检测装置2还包括固定架24，固定架24固定在Z轴滑台2122上，固定架24上具有一个水平面板，放射源22和第一探测器23分别固定在固定架24的水平面板上，且第一探测器23的检测端对准放射源22，即第一探测器23的探测端与放射源22中心对齐，放射源22和第一探测器23之间具有一定间距，晶体片5可安装在放射源22和第一探测器23之间，并且晶体片5与第一探测器23的探测端贴合在一起。在其他实施例中，固定架24为箱体结构，放射源22和第一探测器23安装在固定架24的箱体内，并且固定架24的箱体材质为放射源22钠粒子可穿透的材质，如塑料板等。

第一探测器23为光电倍增管(PMT)，光电倍增管是光子技术器件中的一个重要产品，它是一种具有极高灵敏度和超快时间响应的光探测器件。可广泛应用于光子计数、极微弱光探测、生物发光研究、光密度计、热释光量仪、辐射量热计、扫描电镜、生化分析仪等仪器设备中。第一探测器23可探测放射源22照射到晶体片5上产生的闪烁光子，并将探测到的光信号转化为第一电信号，该第一电信号包括闪烁光子的能力信息。

如图3所示，探测装置3主要包括两个第二探测器31、晶体阵列座32和底座33，两个第二探测器31安装在晶体阵列座32的两侧，用于探测晶体阵列的闪烁光子，并将光信号转为第二电信号。两个第二探测器31可移动地安装在底座33上，晶体阵列座32安装在两个第二探测器31之间，第二探测器31为光电转换器件。在其他实施例中，探测装置3主要包括两个第二探测器31和晶体阵列座32，第二探测器31和晶体阵列座32直接安装在工作台1上，工作台1上设有燕尾导轨。

为了安装可移动的第二探测器31，在底座33上沿X轴方向设有一条直线型的导轨，在导轨上安装两个滑块34，优选的，导轨为燕尾槽导轨，相对应的，滑块34为燕尾槽滑块，滑块34下端具有燕尾凸起结构，滑块34上端具有用于安装探测器31的安装平面。两个滑块34在导轨中滑动调整探测器4在X轴方向的位置。

为了更好的固定第二探测器31，在滑块34的安装平面上设有探测器座35。如图4所示，探测器座35呈工字型结构，探测器座35通过螺钉固定在滑块34的安装平面上，探测器座35顶面的中间设置有沿X轴方向的凹槽351，凹槽351的宽度略大于第二探测器31的宽度，第二探测器31放置在探测器座35的凹槽351中，第二探测器31与凹槽351在Y轴方向上具有间隙，使得第二探测器31可在Y轴方向做微调，保证两个第二探测器31的中心对齐。在探测器座35顶面的两端设有垂直向上延伸的螺钉安装部352，螺钉36的一端穿过螺钉安装部352顶住，两侧都具有螺钉36，故两侧的螺钉36固定第二探测器31在Y轴方向的位置。优选的，为了第二探测器31的在Y轴方向定位更准确并固定更稳固，两边各设置两个螺钉36对第二探测器31进行固定限位。在其他实施例中，第二探测器31具有箱体外壳，箱体外壳通过螺钉36直接固定在探测器座35的凹槽351中。

第二探测器31分别通过滑块34和探测器座35安装在底座33上，通过滑块34可调节第二探测器31在X轴方向的位置，通过螺钉36可调节第二探测器31在Y轴方向的位置。

晶体阵列座32安装在底座33上，如图5所示，晶体阵列座32上端设有卡接部321，晶体阵列6可安装在卡接部321上。晶体阵列座32的底面一端上设有一个限位凸起322，限位凸起322卡接在底座33的侧面，晶体阵列座32的卡接部321定位在预设位置，使得安装在卡接部321的晶体阵列6与两个第二探测器31的中心对齐。由于生产及安装都会出现误差，且晶体阵列6也有不同尺寸，故在卡接部321上增加垫片(图中未示出)，垫片的厚度可根据实际需要选择，可将多个不同厚度的垫片叠加配合使用，垫片用于调节晶体阵列6在Y轴方向的位置，使得晶体阵列6的中心与两个第二探测器31对齐。优选的，卡接部321为台阶性的直角口，晶体阵列6卡接在直角口上。

在其他实施例中，卡接部321为凹槽，限位凸起322可设于晶体阵列座32底面中间和两端三个位置中一处，或者在晶体阵列座32底面中间和两端三个位置上设有多个限位凸起322。若中间设有限位凸起322，则限位凸起322卡接在底座33的燕尾槽上。

在其他实施例中，探测装置3通过箱体围合在工作台1上，可避免外径干扰，或者放射检测装置2和探测装置3一起被箱体围合罩在工作台1上。

处理装置4分别与第一探测器23和两个探第二测器31电信号连接，用于获取两个第二探测器31分别转化的两个第二电信号，第二电信号中包括获取光信号的时间信息，处理装置4根据两个第二电信号的时间差计算出闪烁光位于晶体阵列的位置；同时处理装置4获取所述第一探测器转化第一电信号，第一电信号和两个第二电信号均包括闪烁光子的能量信息，处理装置4根据第一电信号和两个第二电信号的能量信息计算出第一探测器23获取的闪烁光能量值和两个第二探测器31获取的闪烁光能量值，并将第一电信号的能量值和两个第二电信号的能量值之和对比，根据对比结果判断两个第二探测器的探测是否准确。绝对的状态下，第一探测器23探测光子的能量值应该等于两个探测器31探测光子的能量值的总和，即两个第二电信号的能量值之和越接近第一电信号的能量值，则两个第二探测器31的探测越准确。

本发明提供的用于测量晶体本征分辨率的实验装置在测量前，需对晶体阵列6和两个第二探测器31的相对位置进行调节，并且调节放射源22与晶体阵列6之间的位置。首先，通过间隙测量工具测量第二探测器31与探测器座35的凹槽351侧壁之间的间隙，再通过螺钉36来调整两个第二探测器31的中心对齐；其次，通过间隙测量工具测量晶体阵列6与晶体阵列座32的卡接部321之间的间隙，再通过增加垫片来调整晶体与第二探测器31中心对齐，间隙测量工具为塞尺或其他测量工具。当晶体阵列6和两个第二探测器31的中心对齐后，移动两个滑块34，使得两个第二探测器31的探测端分别与晶体贴合。安装调整后可进行测量。同时，通过调节机构213的旋钮调节放射源22在X轴方向的位置和Z轴方向的位置，使得放射源22与晶体阵列6对齐，对齐后，晶体阵列6、放射源22和晶体片5的中心在一条直线上。

本发明提供的用于测量晶体本征分辨率的实验装置包括探测部分和检测部分。

探测部分的原理为：放射源22纳粒子打在晶体阵列6上产生闪烁光，晶体阵列6两侧的第二探测器31分别获取闪烁光信号，并将光信号转化为电信号，处理装置4获取两个第二探测器31分别转化的第二电信号，第二电信号中包含第二探测器31获取光信号的时间信息，并将两个第二电信号通过预设的算法进行处理得到相关数据并存储，最后将数据通过图像重建算法重建得出晶体分辨图。

检测部分的原理为：放射源22纳粒子打在晶体片5上产生闪烁光，第一探测器23通过探测端探测晶体片5上的闪烁光，获取光信号并将光信号转化为第一电信号，处理装置4获取所述第一探测器转化第一电信号，第一电信号和两个第二电信号均包括闪烁光子的能量信息，处理装置4根据第一电信号和两个第二电信号的能量信息计算出第一探测器23获取的闪烁光能量值和两个第二探测器31获取的闪烁光能量值，并将第一电信号的能量值和两个第二电信号的能量值之和对比，根据对比结果判断两个第二探测器的探测是否准确。绝对的状态下，第一探测器23探测光子的能量值应该等于两个探测器31探测光子的能量值的总和，即两个第二电信号的能量值之和越接近第一电信号的能量值，则两个第二探测器31的探测越准确。

本实施例提供的一种用于测量晶体本征分辨率的实验装置，由于设有两个第二探测器31，两个第二探测器31分别位于晶体阵列座32的两侧，使得两个第二探测器31可同时对晶体阵列座32上的晶体阵列6进行探测，获取晶体阵列6上闪烁光的光信号并将其转化为第二电信号，处理装置4获取两个第二探测器31分别转化的第二电信号，根据两个第二电信号可计算出闪烁光子在晶体阵列中的具体位置，再通过该具体位置得出的测量响应曲线更加接近实际响应曲线；第一探测器23的探测端与放射源22之间可放置晶体片5，使得第一探测器23探测晶体片5的闪烁光子，并将光信号转化为第一电信号，处理器4获取第一电信号并将第一电信号与两个电信号比较，判断两个第二探测器的探测是否准确，并且放射检测装置2包括X轴移动组件211和Z轴移动组件212能够准确调节放射源22与晶体阵列6的位置，提高了实验的准确性。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (5)

1.一种测量晶体本征分辨率的实验装置，其特征在于，包括:

工作台；

放射检测装置，其包括安装座、放射源和第一探测器；所述安装座包括X轴移动组件和Z轴移动组件，所述X轴移动组件安装在所述工作台上，所述Z轴移动组件安装在所述X轴移动组件上；所述放射源和第一探测器安装在所述Z轴移动组件上，所述第一探测器的检测端面对所述放射源，且所述第一探测器的检测端与所述放射源之间设有用于安装晶体片的间距，所述第一探测器用于从晶体片中获取光信号并将所述光信号转化为第一电信号；

探测装置，其包括两个第二探测器和晶体阵列座；两个所述第二探测器分别可移动地安装在所述工作台上，并且两个所述第二探测器的检测端面对面设置，所述第二探测器用于从晶体阵列内获取光信号并将所述光信号转化为电信号；所述晶体阵列座上端设有用于安放晶体阵列的卡接部，所述晶体阵列座安装在所述工作台上，并且位于两个所述第二探测器之间；测量时，两个所述第二探测器移动至所述晶体阵列座的两侧，两个所述第二探测器的检测端分别与所述晶体阵列座上晶体阵列的两端贴合，并且两个所述第二探测器和晶体阵列三者中心对齐，晶体阵列与放射源的位置对齐；所述探测装置还包括两个探测器座，所述探测器座可沿X轴移动地安装在所述工作台上，所述第二探测器可沿Y轴移动地安装在所述探测器座上；

以及处理装置，所述处理装置分别与所述第一探测器和两个第二探测器电信号连接，用于获取两个所述第二探测器分别转化的两个第二电信号，并根据两个所述第二电信号计算出闪烁光位于晶体阵列的位置；同时用于获取所述第一探测器转化第一电信号，并将第一电信号和两个第二电信号对比，根据对比结果判断两个第二探测器的探测是否准确；

所述X轴移动组件包括X轴滑轨和X轴滑台，所述X轴滑轨固定在所述工作台上，所述X轴滑台可滑动地安装在所述X轴滑轨上；所述Z轴移动组件包括Z轴滑轨和Z轴滑台，所述Z轴滑轨垂直固定在所述X轴滑台上，所述Z轴滑台可滑动地安装在所述Z轴滑轨上；所述放射源和第一探测器分别安装在所述Z轴滑台上；所述X轴滑轨和Z轴滑轨为燕尾槽滑轨，对应的，所述X轴滑台和Z轴滑台为燕尾槽滑台；

所述安装座还包括两个调节机构，所述调节机构包括旋钮和齿轮，一个所述齿轮可旋转地安装在所述X轴滑轨与X轴滑台之间，另一个所述齿轮可旋转地安装在Z轴滑轨和Z轴滑台之间，所述X轴滑台和Z轴滑台面对所述齿轮的面上均设有齿条；两个所述旋钮分别安装在所述X轴滑轨和Z轴滑轨的侧面，且延伸到所述X轴滑轨和Z轴滑轨内部与所述齿轮连接；所述X轴滑轨和X轴滑台的侧面设有X轴向的刻度线；所述Z轴滑轨和Z轴滑台的侧面设有Z轴向的刻度线；

所述工作台上沿X轴方向设有一条直线型导轨，所述导轨上设有两个滑台，两个所述探测器座分别固定在两个所述滑台上；所述导轨为燕尾槽导轨，相对应的，所述滑台为燕尾槽滑台；

所述探测器座顶面中间设有放置所述第二探测器的凹槽，所述探测器座顶面两侧设有垂直向上延伸的螺钉安装部，所述第二探测器的两侧通过螺钉固定在所述探测器座的凹槽上，所述螺钉沿Y轴方向安装在所述螺钉安装部上，并且所述螺钉的一端顶住所述第二探测器，两个所述螺钉用于调节所述第二探测器在Y轴方向的位置。

2.如权利要求1所述的测量晶体本征分辨率的实验装置，其特征在于，所述放射检测装置还包括固定架，所述固定架固定在所述Z轴滑台上，所述固定架具有一个水平的安装面，所述放射源和第一探测器安装在所述固定架的安装面上。

3.如权利要求1所述的测量晶体本征分辨率的实验装置，其特征在于，所述卡接部为一侧凸起台阶型结构或者为凹槽。

4.如权利要求3所述的测量晶体本征分辨率的实验装置，其特征在于，所述晶体阵列座底面的中间和两端中的至少一个位置上设有用于定位的凸块。

5.如权利要求4所述的测量晶体本征分辨率的实验装置，其特征在于，所述探测装置还包括垫片，所述垫片垫在所述卡接部与晶体阵列之间，用于调节晶体阵列的位置。

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