CN107209275B - 用于表征闪烁体材料的表征装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于表征特别是用于PET探测器的闪烁体材料(3)的表征装置(1)。第一辐射源(2)利用具有小于450nm的波长的第一辐射(4)来辐照所述闪烁体材料。然后，第二辐射源(5)利用具有大于600nm的波长并且具有等于或小于50s的脉冲持续时间的脉冲第二辐射(6)来辐照所述闪烁体材料，其中，在由所述第二辐射进行的所述辐照期间和/或之后，探测设备(9)探测来自所述闪烁体材料(3)的第三辐射(12)。所述第三辐射取决于在所述闪烁体材料的电子缺陷处捕获的电荷载体的量，使得其能够被用作针对电子缺陷的量的指示物，并且因此能够被用于表征所述闪烁体材料。所述表征能够以相对快速且相对简单的方式被执行。
Description
技术领域
本发明涉及用于表征闪烁体材料的表征装置和表征方法。本发明还涉及用于控制所述表征装置的计算机程序以及用于制造用于探测电离辐射的探测设备的制造方法。
背景技术
W.Drozdowski等人的文章“Effect of Electron Traps on Scintillation ofPraseodymium Activated Lu3Al5O12”(IEEE Transactions on Nuclear Science,第56卷，第1期，第320到327页，2009年)公开了一种对在从78K到600K的范围内的、热致发光辉光曲线的、X射线激励的发射谱和Cs-137伽马射线脉冲高度谱的测量。
N.R.J.Poolton等人的文章“Non-resonant X-ray/laser interactionspectroscopy as a method for assessing charge competition,trapping andluminescence efficiency in wide band-gap materials”(Journal of Luminescence，第130卷，第1404到1414页，2010年)公开了一种用于非谐振X射线/激光相互作用光谱的装置，所述装置包括具有遮光器和脉冲激光二极管模块的X射线源。
在正电子发射断层摄影(PET)成像系统中，闪烁体材料被用于在由511keV伽马量子进行的激励之后发射可见光或紫外(UV)光，具有高光子增益、良好能量分辨率、快速信号衰减和快速信号上升。通常满足这些性质的已知闪烁体材料例如是锗酸铋(BGO)、钨酸镉(CWO)、硅酸镥(LSO)、由百分之十的钇代替镥而改变的LSO(LYSO)以及基于钆的石榴石，如镏钆镓铝石榴石(LGGAG)。
这些闪烁体材料的实际性能强烈取决于闪烁体材料中的电子缺陷的数量，即，阱的数量。这些阱可以例如是由原材料的污染、不精确的化学计量、氧或各个成分的其他部分(如，镓)的损失、导致的空缺、反位缺陷等引起的。在PET成像流程期间，在吸收了511keV伽马量子之后，可以生成几千个电子和空穴，其中，处于闪烁体材料的发光部位处的这些电荷载体的重新组合理想地得到大量光子，所述大量光子是在具有由例如在100ps到2ns的范围内的上升时间和例如几十纳秒的衰减时间限定的脉冲形状的短时间内发射的，并且所述大量光子是由PET成像系统的光学探测器在例如几百纳秒的积分时间内探测的。然而，在出现电子缺陷的情况下，电荷载体在这些缺陷处将部分地被捕获，引起延迟发光或导致不发光的重新组合。这能够导致光子增益的变化、较低的能量分辨率、较低的定时性能(即，增加的一致解析时间(CRT))和图像质量的劣化。因此，闪烁体材料应当关于其期望的性能而被表征，并且仅具有期望性能的闪烁体材料应当被选择并且被用于制造PET探测设备。
已知的表征技术是基于X射线余辉的测量的。利用具有高达1Gy的相对高的辐射剂量的X射线脉冲来辐照闪烁体材料，并且然后测量余辉信号，其中，基于测量到的余辉信号来表征闪烁体材料。然而，该技术要求在非常大的动态范围上(可能约六个数量级)并且在非常长时间上(即，高达几天)对余辉信号进行测量，这会导致测量非常费力。
发明内容
本发明的目的是提供用于表征闪烁体材料的表征装置和表征方法，其允许较省力地进行闪烁体材料的表征。本发明的另外的目的是提供用于控制所述表征装置的计算机程序和用于制造用于探测电离辐射的探测设备的制造方法。
在本发明的第一方面中，提出了一种用于表征闪烁体材料的表征装置，其中，所述表征装置包括：
-第一辐射源，其用于利用具有小于450nm的波长的第一辐射来辐照所述闪烁体材料，
-第二辐射源，其用于在已经利用所述第一辐射辐照了所述闪烁体材料之后，利用具有大于600nm的波长并且具有等于或小于50s脉冲持续时间的脉冲第二辐射来辐照所述闪烁体材料，以及
-探测设备，其用于在由所述第二辐射进行的所述辐照期间和/或之后探测来自所述闪烁体材料的第三辐射，以便允许基于探测到的第三辐射对所述闪烁体材料的表征，所述第三辐射能用作针对捕获电荷载体的阱的量的指示物。
由于利用具有小于450nm的波长的第一辐射对闪烁体材料进行辐照，可以在导带中生成电子并且在价带中生成空穴。这些电荷载体中的较大部分可以在闪烁体材料的发光部位进行重新组合，并且由此可以生成发光辐射。然而，一些电荷载体会被捕获在闪烁体材料的电子缺陷处。通过利用具有大于600nm的波长的第二辐射来辐照闪烁体材料，这些被捕获的电荷载体可以被分别释放到它们所移动的导带或价带中，并且所释放的电荷载体可以在闪烁体材料的发光部位处生成发光辐射。该发光辐射可以被称为光激励发光(PSL)，其能够是由探测设备探测到的第三辐射。
由于第三辐射取决于在闪烁体材料的电子缺陷处捕获的电荷载体的量，因此第三辐射能够被用作对捕获电荷载体的电子缺陷的量的指示物，并且因此用于表征闪烁体材料。此外，由于与基于余辉的表征相比，对于测量第三PSL辐射，要求较小的动态测量范围和小得多的测量时间，因此表征能够是更简单且更省力的。
由于脉冲第二辐射具有等于或小于50s的相对短的脉冲持续时间，因此能够减少因由第二辐射的辐照和伴随的热效应引起的对闪烁体材料的加热，所引起的加热会降低对第三辐射的光学探测的质量。这能够得到对闪烁体材料的进一步改进的表征。
所述表征装置优选适于表征PET闪烁体材料、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)闪烁体材料和/或计算机断层摄影(CT)闪烁体材料。此外，所述表征装置优选适于表征包括BGO和/或CWO和/或LSO和/或LYSO和/或基于钆的石榴石的闪烁体材料。
由所述表征装置表征的闪烁体材料能够是应当被使用在用于探测电离辐射的探测设备中的最终闪烁体，如最终闪烁体棒。然而，闪烁体材料也能够是被用于产生最终闪烁体的起始材料，即，原始粉状材料，或者闪烁体材料能够是关于用于产生最终闪烁体的生产过程的中间产品，其被布置在起始材料与最终闪烁体之间，其中，所述中间产品可能是铸块。
第二辐射源优选为光发射二极管或激光。其优选适于发射具有大于600nm的波长的红光或发射红外光。第二辐射源可以适于利用单个第二辐射脉冲或利用若干第二辐射脉冲来辐照闪烁体材料。所述第一辐射源优选适于利用电离辐射，特别是利用X射线和/或电离UV辐射和/或伽马射线作为第一辐射来辐照所述闪烁体材料。然而，在实施例中，所述第一辐射源可以适于利用非电离UV辐射或具有小于450nm的波长的可见辐射来辐照所述闪烁体材料。第一辐射源也优选适于利用脉冲辐射来辐照闪烁体材料。
在实施例中，所述第二辐射源适于在已经利用所述第一辐射辐照了所述闪烁体材料之后，首先利用具有大于60nm的第一波长的第二辐射来辐照所述闪烁体材料，并且然后利用具有第二波长的第二辐射来辐照所述闪烁体材料，其中，所述第二波长小于所述第一波长。因此，首先，在已经利用第一辐射辐照了闪烁体材料之后，能够利用具有第一波长的一个或若干脉冲来辐照闪烁体材料，其中，在由具有第一波长的脉冲第二辐射进行的辐照期间和/或之后探测第三辐射。然后，能够利用具有第二波长的一个或若干另外的第二辐射脉冲来辐照闪烁体材料，其中，第二波长小于第一波长，并且其中，在由一个或若干另外的第二辐射脉冲进行的辐照期间和/或之后，探测第三辐射。能够利用具有较小波长的另外的第二辐射脉冲来继续进行该辐照和探测流程，即，能够利用具有第一波长的一个或若干个第二辐射脉冲来辐照闪烁体材料，然后，能够利用具有第二波长的一个或若干个第二辐射脉冲来辐照闪烁体材料，之后，利用具有第三波长的一个或若干第二辐射脉冲来辐照闪烁体材料，以此类推，其中，波长减小，即，第二波长小于第一波长，第三波长小于第二波长，以此类推。这允许取决于脉冲第二辐射的波长来探测第三辐射，其继而允许区分不同能级处的电荷载体陷阱。第一波长大于600nm。另外的波长中的一个或若干个，即，例如第二波长，也能够大于600nm，或者它们能够等于或小于600nm。
如果利用具有不同的减小的波长的不同第二辐射脉冲来辐照闪烁体材料，可以在由第二辐射脉冲的辐照期间和/或在由第二辐射脉冲的辐照之后并且在由下一个第二辐射脉冲的后续辐照之前，探测针对某个第二辐射脉冲的第三辐射，所述下一个第二辐射脉冲可以具有与先前的第二辐射脉冲相同的脉冲，或者可以具有较小的波长。
为了提供具有不同波长的若干个第二辐射脉冲，第二辐射源可以包括具有不同波长的若干个子辐射源。然而，第二辐射源也能够是能够提供不同波长的单个辐射源，以便利用具有不同波长的第二辐射脉冲来辐照闪烁体材料。如果第二辐射源提供具有不同波长的若干个第二辐射脉冲，第二辐射脉冲具有等于或小于50s的脉冲持续时间。
在实施例中，所述探测设备适于取决于所述探测到的第三辐射来生成探测信号，其中，所述表征装置还包括用于对所述探测信号进行积分的计算单元，以便允许基于经积分的探测信号对所述闪烁体材料的表征。经积分的探测信号能够被认为是针对释放的电荷载体的量的指示物并且因此是针对电子缺陷对发光的不利影响的指示物。因此，经积分的探测信号非常适合于表征闪烁体材料。
当利用电离辐射被辐照时，所述闪烁体材料生成具有发光波长的发光，其中，所述探测设备优选适于探测具有所述发光波长的辐射。具体地，所述探测设备包括波长滤波器和光电探测器，所述波长滤波器适于允许具有所述发光波长的光通过所述波长滤波器，所述光电探测器用于探测经滤波的光。对该波长滤波器的使用改进了探测第三辐射的准确性，其继而能够得到对闪烁体材料的进一步改进的表征。
在实施例中，所述表征装置适于使得在利用所述第一辐射来辐照所述闪烁体材料的结束与利用所述第二辐射来辐照所述闪烁体材料的开始之间的时间距离等于或小于500s，更优选地小于100s。此外，该时间距离可以大于60s。因此，在已经停止了由第一辐射的照射之后能够非常快速地探测第三辐射，这能够得到相对短的表征时间。
在本申请的另外的方面中，提出了一种用于表征闪烁体材料的表征方法，其中，所述表征方法包括：
-利用具有小于450nm的波长的第一辐射来辐照所述闪烁体材料，
-在已经利用所述第一辐射辐照了所述闪烁体材料之后，利用具有大于600nm的波长并且具有等于或小于50s的脉冲持续时间的脉冲第二辐射来辐照所述闪烁体材料，
-在利用所述第二辐射进行的所述辐照期间和/或之后探测来自所述闪烁体材料的第三辐射，以便允许基于探测到的第三辐射对所述闪烁体材料的表征，所述第三辐射能用作针对捕获电荷载体的阱的量的指示物。
在本申请的另一方面中，提出了一种用于制造用于探测电离辐射的探测设备的制造方法，其中，所述制造方法包括：
-提供当利用电离辐射被辐照时生成发光的闪烁体材料，并且提供用于探测所述发光的探测器，
-通过执行根据权利要求12所述的表征方法来表征所述闪烁体材料，
-基于所述表征来选择要被用于制造所述探测设备的闪烁体材料，
-基于所选择的闪烁体材料和所提供的探测器来制造所述探测设备。
在本发明的另外的方面中，提出了一种用于控制根据权利要求1所述的表征装置的计算机程序，其中，所述计算机程序包括程序代码单元，所述程序代码单元用于当所述计算机程序在控制所述表征装置的计算机上运行时令所述表征装置执行根据权利要求12所述的表征方法的步骤。
应当理解，根据权利要求1所述的表征装置、根据权利要求12所述的表征方法、根据权利要求13所述的制造方法和根据权利要求14所述的计算机程序具有相似和/或相同的优选实施例，尤其是与从属权利要求所定义的相似和/或相同的优选实施例。
应当理解，本发明的优选实施例也能够是从属权利要求或上述实施例与各个独立权利要求的任何组合。
参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将是明显的并且得到阐明。
附图说明
在以下附图中：
图1示意性且示范性地示出了用于表闪烁体材料的表征装置的实施例，
图2示出了示范性地图示用于表征闪烁体材料的表征方法的实施例的流程图，
图3示出了示范性地图示用于制造用于探测电离辐射的探测设备的制造方法的实施例的流程图，并且
图4图示了基于余辉的表征技术的灵敏度与基于PSL的表征技术的灵敏度的差异。
具体实施方式
图1示意性地且示范性地示出了用于表征闪烁体材料的表征装置的实施例。表征装置1包括用于利用电离第一辐射4来辐照闪烁体材料3的第一辐射源2，所述第一辐射4例如可以是X射线、UV辐射或伽马辐射。优选地，第一辐射源2适于利用辐射脉冲来辐照闪烁体材料3。如果电离第一辐射是伽马辐射或X辐射，则辐射脉冲能够具有几秒的脉冲持续时间，即，例如，在1s到30s的范围内，并且如果电离第一辐射是UV辐射，则辐射脉冲能够具有在一秒到几分钟的范围内的脉冲持续时间，即，例如，在1s到10min的范围内。
表征装置1还包括第二辐射源5，所述第二辐射源5用于在已经利用第一辐射4辐照了闪烁体材料3之后，利用具有大于600nm的波长的第二辐射6来辐照闪烁体材料3。因此，当第一辐射源2利用第一辐射4来辐照闪烁体材料3时，第二辐射源5不利用第二辐射源6来辐照闪烁体材料3。在已经完成了利用第一辐射4进行辐照之后，闪烁体材料3仅利用第二辐射6进行辐照。在该实施例中，第二辐射源5是光发射二极管或红外激光器，其适于提供脉冲辐射作为第二辐射。脉冲辐射具有等于或小于50s的持续时间。具体地，脉冲持续时间优选小于40s，更优选地小于20s，甚至更优选地小于10s。
表征装置1也包括探测设备9，所述探测设备9用于在由第二辐射脉冲6进行辐照期间和之后探测来自闪烁体材料3的第三辐射12，以便允许基于探测到的第三辐射12对闪烁体材料3的表征。
当利用电离辐射被辐照时，闪烁体材料3生成具有发光波长的发光。如果在导带或价带中分别释放闪烁体材料3内的电子缺陷处捕获的电荷载体，也能够生成这种具有发光波长的发光，这是因为所释放的电荷载体然后能够移动并且在闪烁体材料的发光部位处生成发光。发光部位优选由铈离子(Ce3+)形成。然而，闪烁体材料也能够包括其他发光部位，如其他稀土元素，例如，镨离子(Pr3+)、铕离子(Eu3+或Eu2+)、铽离子(Tb3+)等。闪烁体也能够包括非稀土离子作为发光部位，如铊离子(Tl+)、铋离子(Bi3+)等。
通过使用第二辐射脉冲6将电荷载体从阱中释放，其中，得到的发光(即，第三辐射12)由探测设备9探测。为了改进探测发光的准确性，探测设备9包括波长滤波器7和光电探测器8，所述波长滤波器7适于允许具有发光波长的光通过波长滤波器7，所述光电探测器8用于探测经滤波的第三辐射12。
表征装置1适于使得在利用第一辐射4来辐照闪烁体材料3的结束与利用第二辐射6来辐照闪烁体材料3的开始之间的时间距离等于或小于10s。因此，第二辐射脉冲(其可能是红外脉冲)能够在由第一辐射脉冲进行的激励之后马上进行施加，使得整个测量可以在几秒或几分钟内完成。可以使用红外辐照剂量，其等同于闪烁体材料的每cm3吸收的光子的数量，其在1016到1021的范围内，特别地，在1016到1019的范围内。
光电探测器8适于取决于探测到的第三辐射12来生成探测信号，其中，表征装置1还包括用于对探测信号进行积分的计算单元10，以便允许基于经积分的探测信号对闪烁体材料的表征。所述积分可以得到积分值，所述积分值能够在如显示器的输出单元11上被示出。
由表征装置1表征的闪烁体材料优选是PET闪烁体材料、SPECT闪烁体材料或CT闪烁体材料。具体地，闪烁体材料包括BGO、CWO、LSO、LYSO或基于钆的石榴石，如钆铝石榴石(Gd3Al5O12,GdAG)、钆镓铝石榴石(Gd3Ga5-xAlxO12,GdGAG)、钇钆镓铝石榴石(Y3-xGdxGa5- yAlyO12,YGGAG)或铽钆镓铝石榴石(Tb3-xGdxGa5-yAlyO12,TbGGAG)。然而，闪烁体材料也能够包括另一石榴石，如镥铝石榴石(Lu3Al5O12,LuAG)、镥镓铝石榴石(Lu3Ga5-xAlxO12,LuGAG)、钇铝石榴石(Y3Al5O12,YAG)或铽铝石榴石(Tb3Al5O12,TbAG)。闪烁体材料也能够包括上述石榴石中的至少两个的化学混合物，即，固溶体。
在下文中，将参考图2中示出的流程图示范性地描述用于表征闪烁体材料的表征方法的实施例。
在步骤101中，利用电离第一辐射4来辐照闪烁体材料3。在步骤102中，在已经停止了利用第一辐射4进行辐照之后，利用具有大于600nm的波长的第二辐射6来辐照闪烁体材料3，并且在利用第二辐射6进行辐照期间和之后，探测来自闪烁体材料3的第三辐射12(即，光激励发光)。具体地，在步骤102中生成探测信号，所述探测信号指示来自闪烁体材料3的第三辐射12。在步骤103中，对生成的探测信号进行积分，从而生成积分值，所述积分值在步骤104中被示出在输出单元11上。用户可以基于该积分值来选择合适的闪烁体材料。
表征装置1优选还包括控制单元15，所述控制单元15用于根据所述表征方法来控制表征装置1的不同部件。然而，在另一实施例中，表征装置也可以是至少部分手动控制的。
在下文中，将参考图3中示出的流程图将示范性地描述用于制造用于探测电离辐射的探测设备的制造方法的实施例。
在步骤201中，提供闪烁体材料，所述闪烁体材料在利用电离辐射被辐照时生成发光。此外，在步骤201中，提供用于探测发光的探测器。在步骤202中，参考图2如以上所描述地表征闪烁体材料，即，针对闪烁体材料确定积分值。在步骤203中，基于所确定的各自的积分值来决定哪个闪烁体材料应当被用于制造探测设备。例如，如果各自的积分值小于预定义的阈值，则各自的闪烁体材料被选择用于制造探测设备。如果各自的积分值大于该预定义的阈值，则各自的闪烁体材料不能用于制造探测设备。在步骤204中，基于所选择的闪烁体材料和所提供的探测器来制造探测设备。
能够根据电子缺陷的期望的能量深度来选取第二辐射的波长，使得有效地完成电荷载体的去捕获。此外，该波长可以被选取为使得不发生直接发光的生成，即，不是由从电子缺陷释放的电荷载体生成的发光。特别地，出于这些原因，第二辐射的波长大于600nm，并且优选地大于650nm。
已知的表征技术非常受限，已经在开始时描述了这些表征技术并且这些表征技术是基于对X射线余辉的测量的，特别是因为来自相对深的阱的电荷载体不能以合理的时间被释放。相比之下，上述参考图1和图2的基于PSL的表征技术允许快速并且省力地确定捕获的电荷载体的总数量，也包括在相对深的阱中捕获的电荷载体。
图4示范性地图示了基于余辉的表征技术的灵敏度与基于PSL的表征技术的灵敏度的差异。
在图4中，I指代归一化强度，并且t指代以秒为单位的时间。示出了三个不同图形12、13、14，其对应于三个不同的GdGaG样本。箭头16指示在已经利用UV辐射辐照了各个GdGaG样本之后的余辉，并且箭头17指示在已经利用红外脉冲辐照了各个GdGaG样本之后的PSL。在300s的时间跨度期间测量余辉16，即，衰减信号。通过使用灵敏的光电倍增管(PMT)来完成该测量。在几百秒之后余辉探测信号非常低，使得该测量方法受限。然而，在由红外光脉冲激励之后，已经被捕获在深阱中并且尚未被热激励的电荷载体被释放，并且能够容易地被测量作为PSL 17。因此，PSL技术比余辉技术灵敏的多。
所述表征装置和所述表征方法可以适于选择特别是用于PET、SPECT或CT成像的闪烁体晶体或陶瓷。此外，所述表征装置和所述表征方法可以用于针对组合的成像系统(如将a)PET成像或SPECT成像与b)CT成像或磁共振(MR)成像或超声(US)成像进行组合的成像系统)选择闪烁体晶体或陶瓷。
通过使用表征装置和表征方法来表征的闪烁体材料能够包括闪烁体棒，即，最终的闪烁体，其用于制造用于探测电离辐射的探测设备。然而，闪烁体材料也能够包括已经由闪烁体原材料制成的测试结构，在生产条件下，所述测试结构也将被用于生产最终闪烁体。测试结构可能例如是盘，其可能具有几百微米到几毫米的范围内(即，例如，在100μm到10mm的范围内)的厚度。被表征的闪烁体材料也可能是闪烁体粉末，其可能由闪烁体原材料制成，其中，闪烁体原材料可以包括例如镥、钆、镓、铝等的氧化物粉末。各种闪烁体原材料本身也可以由表征装置和表征方法来表征，以便确定该闪烁体原材料是否应当用于生产最终闪烁体。
第二辐射源可以适于辐照闪烁体材料(即，例如实际被表征的闪烁体材料样本)的任意一侧。此外，表征装置的探测设备优选直接地或经由例如将来自闪烁体材料的第三辐射发射到探测设备的光电探测器的光纤或光学耦合液体与闪烁体材料光学接触。光电探测器可以包括硅二极管、PMT或硅光电倍增管(SiPM)。
尽管在上述实施例中，已经利用电离第一辐射辐照了闪烁体材料，但是在其他实施例中，也能够利用非电离第一辐射(如非电离UV辐射或具有小于450nm的波长的可见辐射)来辐照闪烁体材料。如果第一辐射是非电离UV辐射或具有小于450nm的波长的可见光，可以生成具有在几秒到几分钟的范围内(即，例如，在1s到10min的范围内)的脉冲持续时间的各个辐射脉冲。
尽管在上述实施例中，第二辐射源利用具有大于600nm的特定波长的脉冲第二辐射来辐照闪烁体材料，但是在其他实施例中，第二辐射源能够利用具有不同波长的不同第二辐射脉冲来辐照闪烁体材料，其中，相继的第二辐射脉冲的波长是相同的或减小的。具体地，可以利用具有第一波长的第二辐射脉冲来辐照闪烁体材料，然后利用具有第二波长的第二辐射脉冲来辐照闪烁体材料，之后，利用具有第三波长的第二辐射脉冲来辐照闪烁体材料，以此类推，其中，波长减小，即，第二波长小于第一波长，第三波长小于第二波长，以此类推。第一波长大于600nm，而另外的波长中的一个、若干或全部能够等于或小于600nm。然而，所有另外的波长也可能大于600nm。
在利用具有特定波长的第二辐射脉冲对闪烁体材料进行辐射期间和/或之后探测第三辐射，其中，在利用具有另一较小波长的下一个第二辐射脉冲来辐照闪烁体材料之前执行针对第二辐射脉冲的该特定波长的第三辐射的探测。以这种方式，能够取决于第二辐射脉冲的波长来探测第三辐射。例如，对于每个波长，能够取决于探测到的第三辐射来生成探测信号，并且能够对探测信号进行积分，其中，针对特定波长确定的经积分的探测信号能够被用于通过使用第二辐射的各个波长来估计从阱释放的电荷载体的数量。这允许对不同能级的阱的数量的估计。
第二辐射源能够包括用于提供不同波长的若干个子辐射源。因此，能够通过使用若干个子辐射源并通过利用减少的波长(即，利用增加的光子能量)按顺序地操作它们来获得关于阱的深度的信息。如果光子能量过小，即，小于将捕获的电荷载体分别光学地提升到导带或价带所需的能量差，由于阱过深并且探测信号并未被获得，则捕获的电荷载体不能够被分别提升到导带或价带。随着光子能量的增加，阱的深度增加，其中，电荷载体能够被从所述阱分别提升到导带或价带。如果具有减小的波长的子辐射源被按顺序地用作阱，其中，由具有低光子能量的辐射排空的所述阱也将由具有较高能量的光子所排空，则这使得能够区分不同能级处的阱。
本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。
单个单元或设备可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
如根据表征方法对积分值的计算和对表征装置的控制的流程能够被实施为计算机程序的程序代码单元和/或专用硬件。
计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。
权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
本发明涉及一种用于表征特别是用于PET探测器的闪烁体材料的表征装置。第一辐射源利用具有小于450nm的波长的第一辐射来辐照所述闪烁体材料。然后，第二辐射源利用具有大于600nm的波长并且具有等于或小于50s的脉冲持续时间的脉冲第二辐射来辐照所述闪烁体材料，其中，在由所述第二辐射进行的所述辐照期间和/或之后探测设备探测来自所述闪烁体材料的第三辐射。所述第三辐射取决于在所述闪烁体材料的电子缺陷处捕获的电荷载体的量，使得其能够被用作针对电子缺陷的量的指示物，并且因此能够被用于表征所述闪烁体材料。所述表征能够以相对快速且相对简单的方式被执行。
Claims (14)
1.一种用于表征闪烁体材料(3)的表征装置，所述表征装置(1)包括：
-第一辐射源(2)，其用于利用具有小于450nm的波长的第一辐射(4)来辐照所述闪烁体材料(3)，
-第二辐射源(5)，其用于在已经利用所述第一辐射(4)辐照了所述闪烁体材料(3)之后，利用具有大于600nm的波长并且具有等于或小于50s的脉冲持续时间的脉冲第二辐射(6)来辐照所述闪烁体材料(3)，
-探测设备(9)，其用于在由所述第二辐射(6)进行的所述辐照期间和/或之后探测来自所述闪烁体材料(3)的第三辐射(12)，以便允许基于探测到的第三辐射(12)对所述闪烁体材料(3)的表征，所述第三辐射能用作针对捕获电荷载体的阱的量的指示物。
2.根据权利要求1所述的表征装置，其中，所述第一辐射源(2)适于利用电离辐射来辐照所述闪烁体材料(3)。
3.根据权利要求2所述的表征装置，其中，所述第一辐射源(2)适于利用X射线和/或紫外辐射和/或伽马射线作为所述第一辐射(4)来辐照所述闪烁体材料(3)。
4.根据权利要求1所述的表征装置，其中，所述第一辐射源(2)适于利用非电离UV辐射或具有小于450nm的波长的可见辐射来辐照所述闪烁体材料(3)。
5.根据权利要求1所述的表征装置，其中，所述第二辐射源(5)适于在已经利用所述第一辐射(4)辐照了所述闪烁体材料(3)之后，首先利用具有大于600nm的第一波长的第二辐射来辐照所述闪烁体材料(3)，并且然后利用具有第二波长的第二辐射来辐照所述闪烁体材料(3)，其中，所述第二波长小于所述第一波长。
6.根据权利要求1所述的表征装置，其中，所述探测设备(9)适于取决于所述探测到的第三辐射(12)来生成探测信号，其中，所述表征装置(1)还包括用于对所述探测信号进行积分的计算单元(10)，以便允许基于经积分的探测信号对所述闪烁体材料(3)的表征。
7.根据权利要求1所述的表征装置，其中，当利用电离辐射被辐照时，所述闪烁体材料(3)生成具有发光波长的发光，其中，所述探测设备(9)适于探测具有所述发光波长的辐射。
8.根据权利要求7所述的表征装置，其中，所述探测设备(9)包括波长滤波器(7)和光电探测器(8)，所述波长滤波器适于允许具有所述发光波长的光(12)通过所述波长滤波器(7)，所述光电探测器(8)用于探测经滤波的光。
9.根据权利要求1所述的表征装置，其中，所述表征装置(1)适于使得在利用所述第一辐射(4)对所述闪烁体材料(3)的所述辐照的结束与利用所述第二辐射(6)对所述闪烁体材料(3)的所述辐照的开始之间的时间距离等于或小于500s。
10.根据权利要求1所述的表征装置，其中，所述表征装置(1)适于表征正电子发射断层摄影闪烁体材料(3)、单光子发射计算机断层摄影闪烁体材料(3)和/或计算机断层摄影闪烁体材料(3)。
11.根据权利要求1所述的表征装置，其中，所述表征装置(1)适于表征包括以下的闪烁体材料(3)：锗酸铋、和/或钨酸镉、和/或硅酸镥、和/或由百分之十的钇代替镥的改变的硅酸镥以及基于钆的石榴石。
12.一种用于表征闪烁体材料(3)的表征方法，所述表征方法包括：
-利用具有小于450nm的波长的第一辐射(4)来辐照所述闪烁体材料(3)，
-在已经利用所述第一辐射(4)辐照了所述闪烁体材料(3)之后，利用具有大于600nm的波长并且具有等于或小于50s的脉冲持续时间的脉冲第二辐射(6)来辐照所述闪烁体材料(3)，
-在利用所述第二辐射(6)进行的所述辐照期间和/或之后探测来自所述闪烁体材料(3)的第三辐射(12)，以便允许基于探测到的第三辐射(12)对所述闪烁体材料(3)的表征，所述第三辐射能用作针对捕获电荷载体的阱的量的指示物。
13.一种用于制造用于探测电离辐射的探测设备的制造方法，所述制造方法包括：
-提供当利用电离辐射被辐照时生成发光的闪烁体材料(3)，并且提供用于探测所述发光的探测器，
-通过执行根据权利要求12所述的表征方法来表征所述闪烁体材料(3)，
-基于所述表征来选择要被用于制造所述探测设备(9)的闪烁体材料(3)，
-基于所选择的闪烁体材料(3)和所提供的探测器来制造所述探测设备(9)。
14.一种用于控制根据权利要求1所述的表征装置的计算机程序，所述计算机程序包括程序代码单元，所述程序代码单元用于当所述计算机程序在控制所述表征装置的计算机上运行时令所述表征装置执行根据权利要求12所述的表征方法的步骤。
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