CN114114374A - 一种闪烁体阵列及闪烁探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种闪烁体阵列及闪烁探测器，闪烁体阵列包括：多个闪烁体，闪烁体包括用于吸收高能射线并激发闪烁光的闪烁晶体和用于反射闪烁光的反光层，闪烁晶体的外表面的一部分被反光层包覆，闪烁晶体的外表面中未被反光层包覆的区域的至少一部分形成出光面；若干个闪烁体线性贴合排列以形成闪烁体阵列，相邻两闪烁体的出光面位于闪烁体阵列的异侧。本发明实施例的闪烁体阵列降低了光电探测器接收到与其非对应配置的出光面出光的可能性，减小了光串扰；通过增大光电探测器之间的距离，降低了光电探测器所产生的电信号彼此之间发生干扰的可能性，从而减小了光电传感器的噪声信号，提高了探测精度。
Description
技术领域
本发明涉及辐射探测技术领域，具体涉及一种闪烁体阵列及闪烁探测器。
背景技术
闪烁探测器是高能射线探测常用得到探测器之一。闪烁探测器通常利用能够有效阻挡和吸收电磁波辐射并与电磁波辐射产生发光作用的闪烁体作为探测材料。
当X射线等高能射线入射到闪烁体内，根据射线能量、晶体有效原子系数和密度的不同，与闪烁体发生光电效应、康普顿散射效应及电子对效应，将能量沉积在闪烁体中并激发的闪烁体产生闪烁光。利用与闪烁体连接的光电探测器如PMT(Photomultiplier Tube，光电倍增管)将位于可见光区或紫外光区的闪烁光经过光电转换和倍增，形成脉冲电信号。经过线路的采集放大和数字化处理后，即可转为辐射图像数据，供成像系统读取和显示处理。
闪烁探测器具有探测效率高，分辨时间短等特点，被广泛应用于核医学、安全检查、高能物理和宇宙射线探测的研究中。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例期望提供一种能够降低光电探测器所受干扰的闪烁体阵列及闪烁探测器。
为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种闪烁体阵列，该闪烁体阵列包括：
多个闪烁体，所述闪烁体包括用于吸收高能射线并激发闪烁光的闪烁晶体和用于反射所述闪烁光的反光层，所述闪烁晶体的外表面的一部分被所述反光层包覆，所述闪烁晶体的外表面中未被所述反光层包覆的区域的至少一部分形成出光面；
若干个所述闪烁体线性贴合排列以形成所述闪烁体阵列，相邻两所述闪烁体的所述出光面位于所述闪烁体阵列的异侧。
在一些实施例中，所述反光层能够透射高能射线，以使得所述反光层的部分区域作为所述闪烁体的入光面。
在一些实施例中，所述闪烁光在所述反光层的作用下仅从所述出光面出光。
在一些实施例中，所述闪烁体的外表面的一部分作为高能射线射入所述闪烁体的入光面，在垂直于所述高能射线入射方向的平面投影中，所述出光面的投影位于所述入光面的投影之外。
在一些实施例中，间隔一所述闪烁体的两所述闪烁体的所述出光面位于所述闪烁体阵列的同侧。
在一些实施例中，若干个所述闪烁体沿第一方向依次贴合形成所述闪烁体阵列，所述高能射线沿第二方向射入所述闪烁体，各所述出光面位于所述闪烁体阵列沿第三方向的相对两侧，其中，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向相互正交。
在一些实施例中，所述闪烁体为长方体，所述闪烁体的第一面作为高能射线射入所述闪烁体的入光面，与所述第一面相邻的第二面为所述出光面，所述第一面、所述第二面均与第三面相交，包覆于所述第三面的所述反光层与相邻的所述闪烁体贴合。
本发明实施例提供一种闪烁探测器，所述闪烁探测器包括光电探测器、能够透射所述闪烁光的透光层和前述任一实施例所述的闪烁体阵列，所述透光层耦合于所述光电探测器与所述出光面之间。
在一些实施例中，所述光电探测器的构造为：所述出光面位于所述光电探测器的用于接收所述闪烁光的感光面的范围内。
在一些实施例中，所述光电探测器的构造为：所述光电探测器的用于接收所述闪烁光的感光面位于高能射线的照射范围之外。
本发明实施例的闪烁体阵列中的闪烁体通过反光层对闪烁光的反射，将光线反射至出光面，以使得光电探测器能够更好地接收从出光面的出光；通过相邻的闪烁体贴合排列，使得闪烁体阵列结构紧凑；将相邻两闪烁体的出光面设置于闪烁体阵列的异侧，降低了光电探测器接收到与其非对应配置的出光面出光的可能性，减小了光串扰；通过增大光电探测器之间的距离，降低了光电探测器所产生的电信号彼此之间发生干扰的可能性，从而减小了光电传感器的噪声信号，提高了探测精度。
附图说明
图1为本发明一实施例中闪烁体的示意图；
图2为本发明一实施例中闪烁体阵列的示意图，其中，虚线箭头示意高能射线；
图3为本发明一实施例中闪烁体探测器的示意图，其中，虚线箭头示意高能射线；
图4为图3中闪烁体探测器另一视角示意图，其中，虚线箭头含义同图3；
图5为图4中A位置的剖切示意图。
附图标记说明
闪烁体阵列10；闪烁体11；第一面11a；第二面11b；第三面11c；闪烁晶体111；出光面111a；反光层112；入光面112a；光电探测器20；透光层30
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。
在本申请的描述中，“第一方向”、“第二方向”、“第三方向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”方位或位置关系为基于附图2所示的方位或位置关系，需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。
在相关技术中，闪烁体阵列中各闪烁体的出光面位于同侧，相邻的出光面上所设置的光电探测器之间的间距较小，而由于光线的发散，光线能够从闪烁体以及对应配置的光电探测器之间的区域逸散射出，因此，闪烁体所发出的闪烁光易被其相邻的闪烁体所对应的光电探测器所接收，从而形成光电探测器之间的光串扰。此外，光电探测器在收集到闪烁光后所产生的电荷易被相邻的光电探测器收集，从而形成光电探测器之间的电串扰。
因此，在相关技术中，在相邻的闪烁体之间设置隔离槽或者保护环以降低前述的光串扰和电串扰。但是，由于相邻的两光电探测器的间距很小，制作有效深度的隔离槽工艺复杂，且容易影响光电探测器的性能甚至损坏光电探测器。设置保护环需要通过离子注入工艺，而受限于离子注入设备的能量，离子注入深度不足导致对电串扰的抑制效果不佳。
本发明实施例提供一种闪烁体阵列10，参阅图1和图2，该闪烁体阵列10包括：
多个闪烁体11，闪烁体11包括用于吸收高能射线并激发闪烁光的闪烁晶体111和用于反射闪烁光的反光层112，闪烁晶体111的外表面的一部分被反光层112包覆，闪烁晶体111的外表面中未被反光层112包覆的区域的至少一部分形成出光面111a。
闪烁晶体111受高能射线激发所发出的闪烁光，一部分能够直接经出光面111a出光，另一部分通过包覆于闪烁晶体111外表面的反射层经反射一次或者多次后再从出光面111a出光，光电探测器20能够接收到从出光面111a的出光，并进一步将光信号转换形成脉冲电信号。
可以理解的是，将高能射线转换为闪烁光的过程中，受限于闪烁晶体111的转换效率，闪烁光的能量小于高能射线，不利于光电探测器20感知能量较低的闪烁光。通过设置反光层112的反射将更多的闪烁光偏转射向出光面111a，从而使得光电探测器20能够接收更多的光信号，从而提高光电探测器20的灵敏度。
若干个闪烁体11线性贴合排列以形成闪烁体阵列10，相邻两闪烁体11的出光面111a位于闪烁体阵列10的异侧。
闪烁体11之间相互贴合，从而减小了闪烁体阵列10的尺寸，使结构更加紧凑，在单位容积内排布更多的闪烁体11，减小盲区。
相邻两闪烁体11的出光面111a位于闪烁体阵列10的异侧，降低了与闪烁体11对应配置的光电探测器20接收到与其相邻的闪烁体11的出光面111a出光的可能性，从而减小了光串扰；另外，增大了相邻两闪烁体11分别所对应配置的光电探测器20之间的距离，从而减小了两光电探测器20之间的电串扰。
本发明实施例的闪烁体阵列10中的闪烁体11通过反光层112对闪烁光的反射，将光线反射至出光面111a，以使得光电探测器20能够更好地接收从出光面111a的出光；通过相邻的闪烁体11贴合排列，使得闪烁体阵列10结构紧凑；将相邻两闪烁体11的出光面111a设置于闪烁体阵列10的异侧，降低了光电探测器20接收到与其非对应配置的出光面111a出光的可能性，减小了光串扰；通过增大光电探测器20之间的距离，降低了光电探测器20所产生的电信号彼此之间发生干扰的可能性，减小了光电传感器的噪声信号，提高了探测精度。
高能射线的具体种类不限，例如X射线等。
闪烁晶体111的具体材料不限，例如：锗酸铋、硅酸镥、硅酸钇镥、硅酸钆镥、硅酸钆、硅酸钇、氟化钡、碘化钠、碘化铯、钨酸铅、铝酸钇、溴化镧、氯化镧、钙钛镥铝、铝酸镥和碘化镥等。
可以理解的是，在闪烁体11上设置入光面112a，以便高能射线穿过入光面112a进入闪烁晶体111中。
可以理解的是，入光面112a的具体形式不限。
例如，闪烁晶体111的外表面中未被反光层112包覆的区域的一部分形成入光面112a。但是，部分闪烁光能够从未被反光层112包覆的非出光面111a部分射出，从而造成闪烁光的损失。
又如，反光层112能够透射高能射线，以使得反光层112的部分区域作为闪烁体11的入光面112a。以使得闪烁晶体111除出光面111a之外的外表面均被反光层112所包覆，增大了反光层112的反射面积，从而能够将更多的闪烁光反射至出光面111a出光，减少了闪烁光的损失。
制备反光层112的具体材料不限，例如铝等。
反光层112的具体结构形式不限。例如，在闪烁晶体111的外表面涂抹反光涂料以形成反光层112；又如，在闪烁晶体111的外表面粘贴反光膜以形成反光层112。
制备反光膜的具体工艺不限，例如浸镀、喷镀、真空蒸镀和离子镀等。具体的工艺方式根据实际需求进行选择。
反光层112可以由单层反光膜形成，也可以由多层反光膜叠设形成。根据反光膜自身厚度以及反射效率并结合实际需求进行选择。
在一些实施例中，闪烁光在反光层112的作用下仅从出光面111a出光。通过调整反光层112对闪烁光的反射角度使闪烁光沿预设路线传播。或者除出光面111a之外的闪烁晶体111的外表面均被反光层112包覆。以使得闪烁晶体111所发出的闪烁光均从出光面111a出光并传到光电探测器20上，从而提高了光电探测器20所接收到的闪烁光的强度，减小噪声。
可以理解的是，出光面111a仅有一个，以便集中反光层112所反射的闪烁光，提高光电探测器20所接收的闪烁光的强度。
可以理解的是，闪烁晶体111对高能射线转化为闪烁光的转化效率有限，因此，部分高能射线会照射到反光层112或者从出光面111a射出。
在一些实施例中，参阅图2，闪烁体11的外表面的一部分作为高能射线射入闪烁体11的入光面112a，在垂直于高能射线入射方向的平面投影中，出光面111a的投影位于入光面112a的投影之外。以使得从入光面112a射入的高能射线不能直接穿过闪烁晶体111而从出光面111a射出，避免了与出光面111a对应配置的光电探测器20直接受到高能射线的照射，从而降低了光电探测器20因受到高能射线的照射而发生损毁的几率，提高了光电探测器20的使用寿命。
相邻两闪烁体11的出光面111a的具体方位不限，两者满足异侧的要求即可。例如，参阅图2，若一闪烁体11的出光面111a位于后侧，则与之相邻的另一闪烁体11的出光面111a可以位于前侧或底侧；若与之相邻的另一闪烁体11位于闪烁体阵列10的两端，则出光面111a可以位于左侧或右侧。
可以理解的是，在闪烁体阵列10中，各闪烁体11的出光面111a按照一定规律进行排布，以便减少制备闪烁体阵列10的工作量。
在一些实施例中，参阅图2，间隔一闪烁体11的两闪烁体11的出光面111a位于闪烁体阵列10的同侧。
例如，参阅图2，沿第一方向从左往右第一个闪烁体11的出光面111a位于后侧，每间隔一个闪烁体11后的下一个闪烁的的出光面111a同样位于后侧，而所间隔的闪烁体11的出光面111a均位于前侧或者底侧。
出光面111a位于同侧的两个闪烁体11之间间隔了一个闪烁体11的距离，降低了两者之间发生光串扰和电串扰的可能性。同时，位于同侧的出光面111a所对应的光电探测器20统一进行安装，从而提高了生产效率，易于大规模进行生产。
在一些实施例中，参阅图2，若干个闪烁体11沿第一方向依次贴合形成闪烁体阵列10，高能射线沿第二方向射入闪烁体11，各出光面111a位于闪烁体阵列10沿第三方向的相对两侧，其中，第一方向、第二方向以及第三方向相互正交。降低了高能射线沿第二方向射入闪烁体11后从出光面111a射出的可能性，减弱了高能射线对光电探测器20的影响；便于闪烁体阵列10中的每一个闪烁体11根据接收的高能射线的强弱的不同而激发不同能量的闪烁光，从而实现确定高能射线来源位置的作用，并降低了相邻的两个闪烁体11之间发生遮挡的概率。
在一些实施例中，参阅图1，闪烁晶体111和闪烁体11均为长方体，出光面111a为闪烁晶体111一外表面的至少部分。通过设置为长方体，一方面，便于闪烁晶体111进行加工，有利于提高生产效率；另一方面，减小了闪烁体阵列10内各闪烁体11之间的空余空间，提高了空间利用率。
在闪烁体11为长方体的一些实施例中，参阅图1和图2，闪烁体11的第一面11a作为高能射线射入闪烁体11的入光面112a，与第一面11a相邻的第二面11b为出光面111a，第一面11a、第二面11b均与第三面11c相交，包覆于第三面11c的反光层112与相邻的闪烁体11贴合。从而使得入光面112a与出光面111a之间相互垂直，降低了高能射线沿第二方向射入闪烁体11后从出光面111a射出的可能性。反光层112位于两相邻的闪烁体11的闪烁晶体111之间，降低了两闪烁晶体111所发出的闪烁光的相互干扰的几率。
可以理解的是，在闪烁体11为长方体的一些实施例中，第三面11c的数量为两个。
本发明实施例提供一种闪烁探测器，参阅图3至图5，闪烁探测器包括光电探测器20、能够透射闪烁光的透光层30和前述任一实施例所述的闪烁体阵列10，透光层30耦合于光电探测器20与出光面111a之间。使得光电探测器20与出光面111a之间的相对位置保持稳定，便于光电探测器20接收到从出光面111a中所射出的闪烁光。
透光层30的具体制备材料不限，例如硅油、有机玻璃和有机塑料等，满足出光面111a中射出的闪烁光能够穿透透光层30而被光电探测器20接收的条件即可。
可以理解的是，相邻两闪烁体11的出光面111a位于闪烁体阵列10的异侧，使得穿透透光层30的闪烁光难以进入到相邻的透光层30中而被另一光电探测器20所接收，从而降低了光电探测器20之间的光串扰。
可以理解的是，光电传感器的构造能够更好地接收从出光面111a中射出的闪烁光。
例如，参阅图5，光电探测器20的构造为：出光面111a位于光电探测器20的用于接收闪烁光的感光面的范围内。感光面将出光面111a完全覆盖，使得光电探测器20最大程度地接收闪烁光，从而提高光电探测器20的灵敏度。
在一些实施例中，参阅图4和图5，光电探测器20的构造为：光电探测器20的用于接收闪烁光的感光面位于高能射线的照射范围之外。降低了高能射线穿过闪烁晶体111后直接照射在光电探测器20的几率，提高了光电探测器20的使用寿命。
光电探测器20的种类不限，例如光电倍增管、多像素光子计数器、硅光二极管、血崩二极管、电子倍增电感耦合器件等。
本申请提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种闪烁体阵列，其特征在于，所述闪烁体阵列包括：
多个闪烁体，所述闪烁体包括用于吸收高能射线并激发闪烁光的闪烁晶体和用于反射所述闪烁光的反光层，所述闪烁晶体的外表面的一部分被所述反光层包覆，所述闪烁晶体的外表面中未被所述反光层包覆的区域的至少一部分形成出光面；
若干个所述闪烁体线性贴合排列以形成所述闪烁体阵列，相邻两所述闪烁体的所述出光面位于所述闪烁体阵列的异侧。
2.根据权利要求1所述的闪烁体阵列，其特征在于，所述反光层能够透射高能射线，以使得所述反光层的部分区域作为所述闪烁体的入光面。
3.根据权利要求1所述的闪烁体阵列，其特征在于，所述闪烁光在所述反光层的作用下仅从所述出光面出光。
4.根据权利要求1所述的闪烁体阵列，其特征在于，所述闪烁体的外表面的一部分作为高能射线射入所述闪烁体的入光面，在垂直于所述高能射线入射方向的平面投影中，所述出光面的投影位于所述入光面的投影之外。
5.根据权利要求1所述的闪烁体阵列，其特征在于，间隔一所述闪烁体的两所述闪烁体的所述出光面位于所述闪烁体阵列的同侧。
6.根据权利要求1所述的闪烁体阵列，其特征在于，若干个所述闪烁体沿第一方向依次贴合形成所述闪烁体阵列，所述高能射线沿第二方向射入所述闪烁体，各所述出光面位于所述闪烁体阵列沿第三方向的相对两侧，其中，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向相互正交。
7.根据权利要求1所述的闪烁体阵列，其特征在于，所述闪烁体为长方体，所述闪烁体的第一面作为高能射线射入所述闪烁体的入光面，与所述第一面相邻的第二面为所述出光面，所述第一面、所述第二面均与第三面相交，包覆于所述第三面的所述反光层与相邻的所述闪烁体贴合。
8.一种闪烁探测器，其特征在于，所述闪烁探测器包括光电探测器、能够透射所述闪烁光的透光层和根据权利要求1-7中任一项所述的闪烁体阵列，所述透光层耦合于所述光电探测器与所述出光面之间。
9.根据权利要求8所述的闪烁探测器，其特征在于，所述光电探测器的构造为：所述出光面位于所述光电探测器的用于接收所述闪烁光的感光面的范围内。
10.根据权利要求8所述的闪烁探测器，其特征在于，所述光电探测器的构造为：所述光电探测器的用于接收所述闪烁光的感光面位于高能射线的照射范围之外。
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