CN107167832A - 一种核探测器 - Google Patents

一种核探测器 Download PDF

Info

Publication number
CN107167832A
CN107167832A CN201710631228.4A CN201710631228A CN107167832A CN 107167832 A CN107167832 A CN 107167832A CN 201710631228 A CN201710631228 A CN 201710631228A CN 107167832 A CN107167832 A CN 107167832A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light guide
joint
cutting
scintillation crystal
nuclear detector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710631228.4A
Other languages
English (en)
Inventor
牛明
刘彤
华越轩
孙意成
谢庆国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Raycan Technology Co Ltd
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201710631228.4A priority Critical patent/CN107167832A/zh
Publication of CN107167832A publication Critical patent/CN107167832A/zh
Priority to US16/623,038 priority patent/US11194062B2/en
Priority to PCT/CN2017/108097 priority patent/WO2019019449A1/zh
Priority to JP2019568355A priority patent/JP7224649B2/ja
Priority to EP17919078.0A priority patent/EP3637148A4/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/202—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being a crystal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/202—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being a crystal
    • G01T1/2026—Well-type detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/161—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
    • G01T1/164—Scintigraphy
    • G01T1/1641—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras
    • G01T1/1642—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras using a scintillation crystal and position sensing photodetector arrays, e.g. ANGER cameras
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2018—Scintillation-photodiode combinations
    • G01T1/20185—Coupling means between the photodiode and the scintillator, e.g. optical couplings using adhesives with wavelength-shifting fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/202—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being a crystal
    • G01T1/2023—Selection of materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2985—In depth localisation, e.g. using positron emitters; Tomographic imaging (longitudinal and transverse section imaging; apparatus for radiation diagnosis sequentially in different planes, steroscopic radiation diagnosis)

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Nuclear Medicine (AREA)

Abstract

本发明提供一种核探测器，包括闪烁晶体阵列、光导和光电探测器阵列，闪烁晶体阵列包括若干个依序紧密排列且尺寸相同的闪烁晶体条，光电探测器阵列包括若干个依序排列的光电探测器，光电探测器的横截面积大于闪烁晶体条的横截面积，光导包括相对的顶面、底面和侧面，光导的顶面与闪烁晶体阵列耦合，光导的底面与光电探测器阵列耦合，光导的厚度介于0.1mm‑40mm之间；光导还具有设置于靠近所述光导的边缘处的切缝，切缝自光导的顶面向底面延伸，切缝的深度介于光导的厚度的0.1‑0.5倍之间。本发明能够实现核探测器的高空间分辨率，满足高空间分辨率PET探测器的需要，生产方便，制造便捷，成本低廉。

Description

一种核探测器
技术领域
本发明涉及一种辐射探测设备，更具体地涉及一种核探测器。
背景技术
在γ照相机、正电子发射计算机断层成像(简称PET，Positron EmissionTomography)系统、辐射探测仪和晶体性能检测装置等核探测设备中，核探测器的空间分辨率是体现核探测设备性能的一个重要指标。比如在PET系统中，空间分辨率体现了PET系统对细微组织的空间辨识能力，是PET系统中最为重要的两个指标之一，也同时是评价PET图像质量的重要指标之一。PET系统作为一种影像系统最根本的评价标准是重建图像的质量，高质量的重建图像要求有良好的分辨率，空间分辨率是过去十多年来PET系统开发中一直重点优化的对象。特别是在动物PET系统中，由于动物大小的原因，对系统成像空间分辨率的要求远高于临床PET系统。
现有技术中通常将晶体条切细至小于2.0mm的核探测器称为高空间分辨率核探测器，目前的高空间分辨率核探测器通常采用以下几种设计方案：
第一种，通过位置敏感型光电倍增管(简称PSPMT)耦合闪烁晶体阵列的方式实现高空间分辨率，位置敏感型光电倍增管具有增益高(106)、噪声低的特点，能够实现非常高的空间分辨率，已经有团队通过该耦合方式实现了空间分辨率要求很高的小动物PET系统(参考文献Luyao Wang,Jun Zhu,Xiao Liang,Ming Niu,Xiaoke Wu,Chien-Min Kao,Heejong Kim and Qingguo Xie，“Performance evaluation of theLH system-A large FOV small-animal PET system”，Physics in Medicine and Biology[J],2014)，达到了较好的系统性能。
第二种，通过雪崩光电二极管阵列(简称APD array)与相同尺寸的闪烁晶体阵列直接耦合的方式实现高空间分辨率，位置敏感型雪崩光电二极管体积小巧，正常工作时需求的电压不高，搭建PET探测器具有较强的灵活性，也可降低一部分系统集成工程难度，已有团队通过该耦合方式实现了较高空间分辨率的小动物PET探测器(参考文献Bergeron M,Cadorette J,Beaudoin J F,et al.Performance Evaluation of the LabPET APD-BasedDigital PET Scanner[J].IEEE Transactions on Nuclear Science,2009,56(1):10-16)。
第三种，通过硅光电倍增管阵列(简称SiPM array)与相同尺寸的闪烁晶体阵列1:1直接耦合的方式来搭建PET探测器。硅光电倍增管增益为106，与光电倍增管媲美，噪声低，体积小巧，排列紧实，时间性能良好。使用SiPM array搭建PET探测器时，前端探测器输出信号的信噪比高，探测器灵活性强，也可降低系统集成的工程难度。由于是半导体器件，具有大量生产时价格低廉的优势，尤其适合在PET这种探测器数量众多的仪器设备中。已有团队通过SiPM阵列和闪烁晶体阵列1:1直接耦合的方式实现了PET探测器的设计、生产，并且完成了系统集成，得到了2.5mm左右的PET系统空间分辨率(参考文献Daoming Xi,JingjingLiu,Yanzhao Li,Jun Zhu,Ming Niu,Peng Xiao,Qingguo Xie，"Investigation ofcontinuous scintillator/SiPM detector for local extremely high spatialresolution PET",in Conference Record of the 2011IEEE Nuclear ScienceSymposium and Medical Imaging Conference[C],pp.4429-4432,2011)
然而，上述的核探测器设计中还存在诸多不足之处，比如第一种基于PSPMT耦合阵列闪烁晶体的核探测器，首先，其光电倍增管十分昂贵，对于通道数成千上万的PET系统而言，使用的探测器数量相当多，设备成本太高；其次，光电倍增管本身体积较大，不利于灵活的搭建系统；再次，光电倍增管运行时一般需要一千伏左右的高压，这会增加PET系统集成时的工程难度。对于第二种通过APD阵列耦合阵列闪烁晶体的核探测器，由于雪崩光电二极管有着天然的缺陷，增益不够高，噪声也较大，会造成前端探测器产生的电脉冲信号的信噪比将低，影响电子学读出效果，最终降低PET探测器的性能。对于第三种通过硅光电倍增管阵列和相同尺寸的阵列闪烁晶体1:1直接耦合的方式组成的PET探测器，虽然其能够获得较好的能量分辨率和时间分辨率，但是在该耦合方式下其空间分辨率受限于硅光电倍增管的尺寸，难以通过切细阵列晶体中晶体条的尺寸进一步提高PET探测器的空间分辨率。
综上所述，现有技术中基于PSPMT耦合阵列闪烁晶体的核探测器不仅成本太高，而且系统集成灵活度不高和工程难度较大，虽然在高空间分辨率的PET系统中可以采用，但付出的研发成本和生产成本都比较高。基于APD阵列耦合闪烁晶体阵列的核探测器，其雪崩光电二极管增益较低，信号的信噪比不好，会降低高空分辨率PET系统的性能。基于SiPM阵列1:1直接耦合闪烁晶体的PET探测器兼有上述两种方式的优点，但是受限于SiPM阵列中单颗SiPM的尺寸，难以获得晶体条切细至2mm以下的高空间分辨率核探测器。
因此，针对上述技术问题，有必要提出一种成本低廉、系统集成灵活度高且空间分辨率更高的核探测器以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种核探测器，从而解决现有技术中核探测器的成本高、系统集成灵活度低且空间分辨率不高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种核探测器，所述核探测器包括闪烁晶体阵列、光导和光电探测器阵列，所述闪烁晶体阵列包括若干个依序紧密排列且尺寸相同的闪烁晶体条，所述光电探测器阵列包括若干个依序排列的光电探测器，所述光电探测器的横截面积大于所述闪烁晶体条的横截面积，所述光导包括相对的顶面、底面和侧面，所述光导的顶面与所述闪烁晶体阵列耦合，所述光导的底面与所述光电探测器阵列耦合，所述光导的厚度介于0.1mm-40mm之间；所述光导还具有切缝，所述切缝设置于靠近所述光导的边缘处，所述切缝自所述光导的顶面向所述光导的底面延伸，所述切缝的深度介于所述光导的厚度的0.1-0.5倍之间。
根据本发明的一个实施例，所述光导呈长方体形状，所述切缝的延伸方向垂直于所述光导的所述顶面和所述底面。
根据本发明的一个实施例，所述切缝距离所述光导的所述侧面的距离介于所述闪烁晶体条的宽度的1.1-1.9倍之间。
根据本发明的一个实施例，所述光导呈锥形台形状，所述光导的顶面面积大于所述光导的底面面积，所述切缝的延伸方向平行于所述锥形台的侧面。
根据本发明的一个实施例，所述切缝包括第一切缝和第二切缝，所述第一切缝距离所述光导的所述侧面的距离等于所述闪烁晶体条的宽度，所述第二切缝距离所述光导的所述侧面的距离等于所述闪烁晶体条的宽度的两倍，所述第一切缝的深度大于所述第二切缝的深度。
根据本发明的一个实施例，所述切缝的数量介于1-40之间，所述切缝自所述光导的侧面向所述光导的中心依次分布，所述切缝的深度自所述光导的侧面处向所述光导的中心依次递减。
根据本发明的一个实施例，所述闪烁晶体条的宽度介于0.5mm-4mm之间。
根据本发明的一个实施例，所述闪烁晶体条的侧面涂覆有不透光物质。
根据本发明的一个实施例，所述不透光物质为硫酸钡粉末或者镜面反射膜。
根据本发明的一个实施例，所述切缝中和所述光导的侧面涂覆有不透光物质。
根据本发明的一个实施例，所述不透光物质为黑色油漆。
根据本发明的一个实施例，所述光导的层数介于1-4层之间，各层所述光导的累计厚度介于0.1mm-40mm之间。
本发明提供的核探测器，在闪烁晶体阵列中闪烁晶体条的尺寸明显小于光电探测器尺寸时，也就是无法实现闪烁晶体条和光电探测器1:1直接耦合的情况下，在两者之间加入具有切缝的光导，从而能够实现高空间分辨率的核探测器。由于光导的厚度较小，对闪烁晶体每次的闪烁光子损失较小，几乎不损失闪烁光子的信噪比，不仅能够实现核探测器的高空间分辨率，而且不会恶化核探测器的性能，使得该核探测的能量分辨率、符合时间分辨率均满足高空间分辨率PET探测器的需要，并且生产方便，制造便捷，成本低廉。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施例的核探测器的正面示意图；
图2是根据图1的核探测器的光导的立体示意图；
图3是根据图1的核探测器的复用电路的示意图；
图4是根据图1的核探测器的晶体位置谱的示意图；
图5是根据图1的核探测器的能量谱的示意图；
图6是根据图5的核探测器的中心闪烁晶体条的能量谱的示意图；
图7是根据图5的核探测器的边缘闪烁晶体条的能量谱的示意图；
图8是根据图5的核探测器的闪烁晶体条的平均能量谱的示意图，其中闪烁晶体条的平均能量分辨率为14.8％；
图9是根据图5的核探测器的符合时间分辨率的示意图，其中符合时间分辨率为941.4ps；
图10是根据本发明的另一个实施例的核探测器的正面示意图；
图11是根据本发明的又一个实施例的核探测器的正面示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
图1为根据本发明的一个优选实施例的核探测器的正面示意图，图2为根据图1的核探测器的光导的立体示意图，由图1结合图2可知，本发明提供的核探测器包括闪烁晶体阵列10、光导20以及光电探测器阵列30，光导20设置于闪烁晶体阵列阵列30和光电探测器阵列30之间且分别与闪烁晶体阵列阵列30和光电探测器阵列30耦合。具体地，闪烁晶体阵列10包括m×n个依序紧密排列且尺寸相同的闪烁晶体条11，m、n均为不小于5的自然数，单个的闪烁晶体条11为六面抛光的长方体，单个的闪烁晶体条11的侧面涂抹不透光的漫反射物质，比如BaSO4粉末或者镜面反射膜，单个的闪烁晶体条11的底面组合形成了闪烁晶体阵列10的底面；如图2所示，光导20包括光导本体21、第一切缝22和第二切缝23，光导本体21呈长方体形状，光导20的顶面与闪烁晶体阵列10的底面耦合，光导20的顶面面积等于闪烁晶体阵列10的底面面积，光导20的顶面上还设置有四条第一切缝22和四条向第二切缝23，四条第一切缝22分别平行于光导20的顶面的四条边，四条第二切缝23也分别平行于光导20的顶面的四条边，第一切缝22和向第二切缝23均自光导20的顶面沿着光导20的厚度方向向光导20内部延伸，四条第二切缝23与四条第一切缝22相比更靠近光导20的中心。在图1的实施例中，第一切缝22距离光导20边缘的距离等于单个闪烁晶体条11的宽度，第一切缝22和第二切缝23之间的距离等于单个闪烁晶体条11的宽度，第一切缝22的深度大于第二切缝23的深度。光电探测器阵列30的顶面与光导20的底面耦合，光电探测器阵列30包括x×y个依序排列且尺寸相同的光电探测器31，x、y均为自然数，单个光电探测器31的横截面积大于单个闪烁晶体条11的横截面积，光电探测器阵列30的顶面面积小于光导20的底面面积。
更具体地，在图1的实施例中，闪烁晶体阵列10由13×13个单独的闪烁晶体条11形成，闪烁晶体条11的材质为硅酸钇镥闪烁晶体(简称LYSO)，单根闪烁晶体条的尺寸为1.89mm×1.89mm×13mm，闪烁晶体阵列10的整体尺寸为26.5mm×26.5mm×13.3mm，各个闪烁晶体条11之间涂抹BaSO4粉末。光导20的厚度为1.4mm，第一切缝22的宽度为0.2mm，深度为1.0mm，第二切缝的宽度为0.2mm，深度为0.4mm，第一切缝22和第二切缝23中均填充不透光物质，比如黑色不透光的油漆。值得注意的是，为了实现更好的导光效果，光导20的侧面也涂抹了不透光物质。光电探测器阵列30采用6×6个硅光电倍增管31，单个硅光电倍增管31的尺寸为4mm×4mm×0.65mm，相邻的硅光电倍增管31之间具有缝隙，缝隙的宽度为0.2mm。
图3为根据图1的核探测器的复用电路的示意图，由图3可知，本发明的核探测器的复用电路采用了均衡电荷分配电路，该电路包括16个通道，每个通道的硅光电倍增管31的闪烁脉冲信号先经过两个电阻40均衡分配电荷以产生8路加权信号50，电阻40的阻值为220欧姆；通过该均衡电荷分配电路可使x×y路的硅光电倍增管31的闪烁脉冲信号减少为x+y路，最后通过Anger算法产生位置谱。值得注意的是，Anger算法为本领域的常用技术手段，在此不再赘述。
图4是根据本发明的一个实施例的核探测器的能量谱的示意图，由图4可知，硅光电倍增管31产生的闪烁脉冲信号经过复用电路处理后，进一步采用多阈值(MVT)数字化方法处理。不同于传统的固定时间进行电压采样的ADC方法，MVT数字化方法预先在系统中设置多个电压阈值，记录闪烁脉冲信号到达各个电压阈值时对应的时间，进一步借助于闪烁脉冲模型的先验知识，通过拟合即可得到闪烁脉冲信号的时间、能量、基线漂移和衰减时间信息，进一步通过能量信息可获得位置信息，图4即为通过MVT数字化方法获得的图1的核探测器的位置谱图像，由图4可见，该核探测器的13×13个晶体的位置谱清晰可见。
图5示出了根据图1的基于SiPM的核探测器在应用了位置查表算法后获得的13×13个闪烁晶体条的能量谱，从图5中可知，通过对能量谱中光电峰进行高斯拟合可得每个闪烁晶体条上的能量分辨率，单个闪烁晶体条的能量分辨率介于12.9％-30.1％之间。图6是根据图5的核探测器的中心闪烁晶体条的能量谱的示意图，图7是根据图5的核探测器的边缘闪烁晶体条的能量谱的示意图，由图6对比图7可知，位于核探测器边缘的闪烁晶体条的能量分辨率与位于核探测器中心的闪烁晶体条的能量分辨率相比更差。图8为根据图5的核探测器的闪烁晶体条的平均能量谱的示意图，由图8可知，13×13个闪烁晶体条的平均能量分辨率为14.8％。
图9是根据图5的核探测器的符合时间分辨率的示意图，由图9可知，对正对放置的基于SiPM的核探测器抽取4573对相邻的响应线(简称LOR，Line of Response)统计符合时间分布谱，所有的事件均经过350-650keV的能量窗筛选，通过高斯拟合后获得的符合时间分辨率为941.4ps。
图10为根据本发明的另一个实施例的核探测器的正面示意图，在图10的实施例中，核探测器的闪烁晶体阵列110和光电探测器阵列130均与图1所示的实施例相同，在此不再赘述。不同之处为，图10的实施例中，光导120的顶面上仅设置有四条第一切缝122，该第一切缝122的分别平行于光导120的顶面的四条边切割，第一切缝122自光导120的顶面沿着光导120的厚度方向向光导120内部延伸，四条第一切缝122距离相应的光导120的边缘的距离介于闪烁晶体条宽度的1.1-1.9倍之间，第一切缝122的深度介于光导120的厚度的0.1-0.5倍之间。比如，在图10的实施例中，第一切缝122距离相应的光导120的边缘的距离为闪烁晶体条的宽度的1.5倍，第一切缝122的深度为0.4mm，光导120厚度为1.4mm。
图11是根据本发明的又一个实施例的核探测器的正面示意图，在图11的实施例中，核探测器的闪烁晶体阵列210和光电探测器阵列230均与图1所示的实施例相同，在此不再赘述。不同之处为，图11的实施例中，光导220呈锥形台状，包括相对的顶面、底面和四个侧面，光导220的顶面面积大于底面面积，光导220的底面面积等于光电探测器阵列230的顶面面积；光导220的顶面上设置有四条第一切缝222和四条第二切缝223，第一切缝222和第二切缝223所在的平面的分别平行于光导220的四个侧面，四条第一切缝222距离相应的光导220的侧面的距离等于单个闪烁晶体条的宽度，第二切缝223距离相应的光导220的侧面的距离等于单个闪烁晶体条的宽度的两倍；第一切缝222的深度大于第二切缝223的深度。比如，在图10的实施例中，第一切缝222的宽度为0.2mm，深度为1.0mm，第二切缝223的宽度为0.2mm，深度为0.4mm。
根据本发明的一个实施例，光导采用的材料为普通无机玻璃、有机玻璃或者闪烁晶体等透明元件。
根据本发明的一个实施例，光导的层数介于2-4层之间，所有光导的累计厚度介于0.1mm-40mm之间。
根据本发明的一个实施例，光导还可为圆锥台、圆柱体或者类锥形多面体等形状，光导的宽度或者直径介于闪烁晶体阵列的宽度和光电探测器阵列的宽度之间。
根据本发明的一个实施例，光导的第一切缝或者第二切缝中填充的不透光物质还可以为镜面反射膜(简称ESR，Enhanced Specular Reflector)。
根据本发明的另一个实施例，光导的切缝数量还可大于2，光导的切缝数量不超过40个。
根据本发明的一个实施例，闪烁晶体条为无机闪烁晶体，包括锗酸铋、硅酸镥、溴化镧、硅酸钇镥、硅酸镥、氟化钡、碘化钠和碘化铯等。
根据本发明另外的实施例，闪烁晶体阵列中的单个闪烁晶体条的宽度介于0.5mm-4mm之间。
根据本发明的一个实施例，光电探测器阵列中的光电探测器还可采用雪崩光电二极管(APD)、多像素光子计数器(MPPC)和盖革模式雪崩光电二极管(G-APD)。
本发明提供的核探测器，在闪烁晶体阵列中闪烁晶体条的尺寸明显小于光电探测器尺寸时，也就是无法实现闪烁晶体条和光电探测器1:1直接耦合的情况下，在两者之间加入具有切缝的光导，从而能够实现高空间分辨率的核探测器。由于光导的厚度较小，对闪烁晶体每次的闪烁光子损失较小，几乎不损失闪烁光子的信噪比，不仅能够实现核探测器的高空间分辨率，而且不会恶化核探测器的性能，使得该核探测的能量分辨率、符合时间分辨率均满足高空间分辨率PET探测器的需要，并且生产方便，制造便捷。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (12)

1.一种核探测器，所述核探测器包括闪烁晶体阵列、光导和光电探测器阵列，所述闪烁晶体阵列包括若干个依序紧密排列且尺寸相同的闪烁晶体条，所述光电探测器阵列包括若干个依序排列的光电探测器，所述光电探测器的横截面积大于所述闪烁晶体条的横截面积，所述光导包括相对的顶面、底面和侧面，所述光导的顶面与所述闪烁晶体阵列耦合，所述光导的底面与所述光电探测器阵列耦合，其特征在于，
所述光导的厚度介于0.1mm-40mm之间；
所述光导还具有切缝，所述切缝设置于靠近所述光导的边缘处，所述切缝自所述光导的顶面向所述光导的底面延伸，所述切缝的深度介于所述光导的厚度的0.1-0.5倍之间。
2.根据权利要求1所述的核探测器，其特征在于，所述光导呈长方体形状，所述切缝的延伸方向垂直于所述光导的所述顶面和所述底面。
3.根据权利要求2所述的核探测器，其特征在于，所述切缝距离所述光导的所述侧面的距离介于所述闪烁晶体条的宽度的1.1-1.9倍之间。
4.根据权利要求1所述的核探测器，其特征在于，所述光导呈锥形台形状，所述光导的顶面面积大于所述光导的底面面积，所述切缝的延伸方向平行于所述锥形台的侧面。
5.根据权利要求2或4所述的核探测器，其特征在于，所述切缝包括第一切缝和第二切缝，所述第一切缝距离所述光导的所述侧面的距离等于所述闪烁晶体条的宽度，所述第二切缝距离所述光导的所述侧面的距离等于所述闪烁晶体条的宽度的两倍，所述第一切缝的深度大于所述第二切缝的深度。
6.根据权利要求1所述的核探测器，其特征在于，所述切缝的数量介于1-40之间，所述切缝自所述光导的侧面向所述光导的中心依次分布，所述切缝的深度自所述光导的侧面处向所述光导的中心依次递减。
7.根据权利要求1所述的核探测器，其特征在于，所述闪烁晶体条的宽度介于0.5mm-4mm之间。
8.根据权利要求1所述的核探测器，其特征在于，所述闪烁晶体条的侧面涂覆有不透光物质。
9.根据权利要求8所述的核探测器，其特征在于，所述不透光物质为硫酸钡粉末或者镜面反射膜。
10.根据权利要求1所述的核探测器，其特征在于，所述切缝中以及所述光导的侧面涂覆有不透光物质。
11.根据权利要求10所述的核探测器，其特征在于，所述不透光物质为黑色油漆。
12.根据权利要求1所述的核探测器，其特征在于，所述光导的层数介于1-4层之间，各层所述光导的累计厚度介于0.1mm-40mm之间。
CN201710631228.4A 2017-07-28 2017-07-28 一种核探测器 Pending CN107167832A (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710631228.4A CN107167832A (zh) 2017-07-28 2017-07-28 一种核探测器
US16/623,038 US11194062B2 (en) 2017-07-28 2017-10-27 Nuclear detector
PCT/CN2017/108097 WO2019019449A1 (zh) 2017-07-28 2017-10-27 一种核探测器
JP2019568355A JP7224649B2 (ja) 2017-07-28 2017-10-27 核検出器
EP17919078.0A EP3637148A4 (en) 2017-07-28 2017-10-27 NUCLEUS DETECTOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710631228.4A CN107167832A (zh) 2017-07-28 2017-07-28 一种核探测器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107167832A true CN107167832A (zh) 2017-09-15

Family

ID=59817568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710631228.4A Pending CN107167832A (zh) 2017-07-28 2017-07-28 一种核探测器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11194062B2 (zh)
EP (1) EP3637148A4 (zh)
JP (1) JP7224649B2 (zh)
CN (1) CN107167832A (zh)
WO (1) WO2019019449A1 (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107728188A (zh) * 2017-10-09 2018-02-23 山东麦德盈华科技有限公司 一种用于射线位置和能量测量的探测器和信号读出方法
WO2019019449A1 (zh) * 2017-07-28 2019-01-31 苏州瑞派宁科技有限公司 一种核探测器
WO2019090831A1 (zh) * 2017-11-09 2019-05-16 苏州瑞派宁科技有限公司 一种光导及核探测器
CN109765599A (zh) * 2018-12-11 2019-05-17 东软医疗系统股份有限公司 基于硅光电倍增管的探测器、机架和pet设备
CN110764182A (zh) * 2019-11-08 2020-02-07 江苏赛诺格兰医疗科技有限公司 一种用于闪烁体探测器的光导制作方法
WO2020113872A1 (zh) * 2018-12-04 2020-06-11 山东麦德盈华科技有限公司 一种减少硅光电倍增管用量的pet探测器及探测方法
CN112641455A (zh) * 2019-10-09 2021-04-13 山东麦德盈华科技有限公司 一种头部渐窄型全身pet装置
CN114486950A (zh) * 2022-01-14 2022-05-13 中国原子能科学研究院 射线成像方法和装置
EP3889651A4 (en) * 2018-12-04 2022-08-17 Shandong Madic Technology Co., Ltd. PET DETECTOR HAS SOME UNCUT LIGHT GUIDES

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102879798A (zh) * 2012-10-18 2013-01-16 中国科学院高能物理研究所 用于射线成像装置的闪烁探测器
CN104049270A (zh) * 2013-11-22 2014-09-17 沈阳东软医疗系统有限公司 一种光导及其制备方法、辐射探测器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0750596B2 (ja) * 1988-12-05 1995-05-31 松下電器産業株式会社 シンチレータ及びその光遮蔽膜の製造方法
JP2002513469A (ja) * 1997-02-10 2002-05-08 ザ・ユニバーシティー・オブ・アルバータ；サイモン・フレーザー・ユニバーシティー；ザ・ユニバーシティー・オブ・ビクトリア；ザ・ユニバーシティー・オブ・ブリティッシュ・コロンビア−−ドゥイング・ビジネス・アズ−−トライアンフ フォトン相互作用の空間座標を求めるセグメント構造シンチレーション検出装置
US7132664B1 (en) * 2002-11-09 2006-11-07 Crosetto Dario B Method and apparatus for improving PET detectors
JP4110994B2 (ja) * 2003-02-10 2008-07-02 株式会社島津製作所 放射線検出器
JP2004354343A (ja) 2003-05-30 2004-12-16 Shimadzu Corp 放射線検出器
JP2004361303A (ja) * 2003-06-06 2004-12-24 Shimadzu Corp 放射線検出器
JP4525123B2 (ja) * 2003-06-30 2010-08-18 株式会社島津製作所 放射線検出器およびその製造方法
US7138638B2 (en) 2003-11-20 2006-11-21 Juni Jack E Edge effects treatment for crystals
JP4305241B2 (ja) * 2004-03-26 2009-07-29 株式会社島津製作所 放射線検出器
US7573035B2 (en) 2004-10-29 2009-08-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. GOS ceramic scintillating fiber optics x-ray imaging plate for use in medical DF and RF imaging and in CT
US20130009066A1 (en) * 2011-07-06 2013-01-10 Siemens Aktiengesellschaft Block Detector With Variable Microcell Size For Optimal Light Collection
RU2014118759A (ru) * 2011-10-12 2015-11-20 Конинклейке Филипс Н.В. Моделирование массивов времяпролетных детекторов с кодированием глубины взаимодействия
CN104237924B (zh) 2014-08-20 2017-07-28 许剑锋 网格模具、包括该网格模具的检测器和发射成像设备
CN105655435B (zh) * 2014-11-14 2018-08-07 苏州瑞派宁科技有限公司 光电转换器、探测器及扫描设备
CN105372693B (zh) * 2015-11-26 2019-07-16 东软医疗系统股份有限公司 一种晶体和光导的合成方法及模具
CN107167832A (zh) * 2017-07-28 2017-09-15 苏州瑞派宁科技有限公司 一种核探测器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102879798A (zh) * 2012-10-18 2013-01-16 中国科学院高能物理研究所 用于射线成像装置的闪烁探测器
CN104049270A (zh) * 2013-11-22 2014-09-17 沈阳东软医疗系统有限公司 一种光导及其制备方法、辐射探测器

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019019449A1 (zh) * 2017-07-28 2019-01-31 苏州瑞派宁科技有限公司 一种核探测器
US11194062B2 (en) 2017-07-28 2021-12-07 Raycan Technology Co., Ltd. (Suzhou) Nuclear detector
CN107728188A (zh) * 2017-10-09 2018-02-23 山东麦德盈华科技有限公司 一种用于射线位置和能量测量的探测器和信号读出方法
WO2019090831A1 (zh) * 2017-11-09 2019-05-16 苏州瑞派宁科技有限公司 一种光导及核探测器
WO2020113872A1 (zh) * 2018-12-04 2020-06-11 山东麦德盈华科技有限公司 一种减少硅光电倍增管用量的pet探测器及探测方法
EP3889651A4 (en) * 2018-12-04 2022-08-17 Shandong Madic Technology Co., Ltd. PET DETECTOR HAS SOME UNCUT LIGHT GUIDES
US11852757B2 (en) 2018-12-04 2023-12-26 Shandong Madic Technology Co., Ltd. Pet detector for reducing number of silicon photomultipliers in use and detection method
CN109765599A (zh) * 2018-12-11 2019-05-17 东软医疗系统股份有限公司 基于硅光电倍增管的探测器、机架和pet设备
CN109765599B (zh) * 2018-12-11 2022-11-01 东软医疗系统股份有限公司 基于硅光电倍增管的探测器、机架和pet设备
CN112641455A (zh) * 2019-10-09 2021-04-13 山东麦德盈华科技有限公司 一种头部渐窄型全身pet装置
CN110764182A (zh) * 2019-11-08 2020-02-07 江苏赛诺格兰医疗科技有限公司 一种用于闪烁体探测器的光导制作方法
CN114486950A (zh) * 2022-01-14 2022-05-13 中国原子能科学研究院 射线成像方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3637148A1 (en) 2020-04-15
JP7224649B2 (ja) 2023-02-20
EP3637148A4 (en) 2021-03-17
JP2020528137A (ja) 2020-09-17
US20200309969A1 (en) 2020-10-01
US11194062B2 (en) 2021-12-07
WO2019019449A1 (zh) 2019-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107167832A (zh) 一种核探测器
US9442198B2 (en) Optical-interface patterning for radiation detector crystals
JP7043258B2 (ja) 検出器、及び走査装置
US9513387B2 (en) System and method for providing depth of interaction detection using positron emission tomography
US9442199B2 (en) Depth-of-interaction scintillation detectors
CN101539630B (zh) 一种复合式高能射线探测和定位的方法
CN103917898B (zh) ToF-DOI探测器阵列的建模
JP5909027B2 (ja) 多層シンチレーション結晶及びｐｅｔ検出器
EP2609449B1 (en) Pixellated detector device
US20170212251A1 (en) Multiple spatial resolution scintillation detectors
JP7297562B2 (ja) 放射線検出器
CN210626673U (zh) 射线探测器及核医学成像设备
CN110376634B (zh) 用于pet探测器的探测单元和pet探测器
CN207020321U (zh) 一种核探测器
WO2024131738A1 (zh) 晶体阵列探测器和发射成像设备
JP2007101191A (ja) 放射線検出器
WO2010080046A2 (en) High resolution gamma camera
Zhao et al. Depth encoding PET detectors using single layer crystal array with different reflector arrangements along depths
KR101175697B1 (ko) Ｐｅｔ 모듈에서의 광자 수집 효율 및 입사한 감마선 에너지 대 광전소자 어레이에서 출력된 전자의 수 간의 선형성 향상 방법
CN110389373B (zh) 晶体模块、检测器及其高度解码方法
Yang et al. Experimental study of a depth-encoding PET detector inserting horizontal-striped glass between crystal layers
Chen et al. Radiation Detection in SPECT and PET
Castro Small Field of View Gamma Cameras
Tzanakos et al. Design and performance evaluation of a new high resolution array module for PET
Levin et al. A new photodiode readout scheme for high resolution scintillation crystal arrays

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination