CN1543576A - 离子束检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离子束检测装置，包括：一个检测头(110)，其包含一个闪烁体(114，115)和连接着所述闪烁体的至少一个离子射线扩散块(116，117)；以及一个第一成像装置(118)，其用于由检测头中的至少一个包含所述闪烁体的部分形成至少一个图像。根据本发明，闪烁体具有至少一个由闪烁材料构成的基本上均质的实心板材，该板材具有两个相反的主表面。本发明适于应用在放射治疗领域。

Description

离子束检测装置和方法

技术领域

本发明涉及离子束的检测方法和装置。本发明还涉及采用了该离子束检测方法的辐射剂量测定设备和放射治疗设备。

本发明的一般应用包括任何关于离子束的检测或测定操作。

本发明的特殊应用包括诸如放射治疗设备等医疗设备的校准和控制。

背景技术

放射治疗是一种医学处理技术，其主要包括利用诸如X、β和/或γ射线等离子射线辐射人体组织。辐射的目的是摧毁患者体内的癌变肿瘤。

在将离子束施加到癌变组织上时，健康组织也不可避免地暴露在离子束下。此外，为了限制肿瘤周围的健康组织所接收到的辐射剂量，患者通常要接受多次曝射。曝射是利用离子束从不同方向上进行的，但每次截取一个与将被摧毁的肿瘤相对应的单独区域。通过这种方式，肿瘤受到多次曝射。然而，周围健康组织只受到那些路径被对正的离子束的曝射。

离子束的控制，特别是其定位、开角和强度的控制，是由一种称作“planning RT”软件的出射轨迹软件而实现的。

为了对健康组织和癌变组织进行不同的曝射，必须对离子束进行的精确控制。组织所接收到的辐射剂量必须控制在5％或以下的误差范围内。事实上，过大的辐射剂量会摧毁或损坏健康组织，过小的辐射剂量将导致肿瘤再生。

离子束通常不是单能谱型的，而是由具有不同辐射能的离子束组合形成的。组合的离子束对其轨迹上所遇到的障碍物例如隔膜是敏感的。因此，组织或组织上的给定区域内所接收到的辐射剂量取决于很多难以预测的参数。难以利用照射值并通过计算而精确和完全地预测每个点处接收到的辐射剂量。

因此，为了利用出射轨迹软件来精确地控制离子束，需要检测离子束，以确定人体中的需要被照射的任何点处所希望接收到的辐射剂量。

一种众所周知的检测装置具有气体离子化室，这些离子化室可以移动到离子束中。然而，这些室不是对它们所承受的离子束中的所有辐射成分均敏感，并且这些室具有与受到辐射的活性组织不同的吸收特性。此外，这些离子化室没有考虑到因曝射区域周围的组织所造成的射线扩散现象。结果，这些离子化室的效果与在相同条件下被曝射的组织所接收的辐射剂量的效果不同。为了适宜地应对这一点，这些离子化室必须被浸没在与活性组织的特性非常相似的液体例如水中。

另一种类型的检测装置具有安置在离子束的场中的液体离子化室。采用液体，可以使得这些室的吸收特性与活性组织非常接近。然而，由于离子在液体中的活动能力低，而且会受到因离子化而产生的离子的重组现象的干扰，因此这种检测装置的反应迟缓并且是非线性的。

最后，闪烁体检测装置也是众所周知的。这种装置具有附着在光纤上的多个闪烁体。光纤的作用是在离子束的外侧传输信号，以确保在不受离子射线污染的环境中读取信号。一束光纤构成一个检测头，该束光纤中可以具有交替安置的闪烁光纤和非闪烁光纤。

这种装置的制造成本非常高，特别是在光纤布置方面。此外，装置的分辨率受到单个闪烁纤维的尺寸和闪烁纤维数量的限制；在这里，也就是受到闪烁纤维数量和直径的限制。

最后，除了存在闪烁现象以外，还存在一种称作契伦科夫光的杂散光，因而会造成困难。

对于现有技术的更详细的描述见于参考文献(1)至(5)中。这些参考文献列于说明书的最后部分中。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种离子束检测装置，其不具有前述限制或问题。

本发明的一个特别目的是提出一种简单的检测装置，其相对便宜，并且能够精确地报告离子束预期照射在活性组之上的辐射剂量。

本发明的另一个目的是提出一种不受契伦科夫光干扰的检测装置。

本发明的另一个目的是提出一种离子束检测方法以及采用该方法的辐射剂量测定设备和放射治疗设备。

为了实现上述目的，本发明提供了一种或多种离子束的检测装置，其包括：

一个检测头，其包含一个闪烁体和连接着所述闪烁体的至少一个离子射线扩散块；以及

一个第一成像装置，其由检测头中的至少一个包含所述闪烁体的部分形成至少一个图像；

根据本发明，所述闪烁体具有至少一个由闪烁材料构成的近乎各向同性的厚板，该厚板具有两个相反的主表面，所述扩散块覆盖着所述闪烁体的至少一个所述主表面，所述检测装置还具有用于区分检测头中的闪烁光和杂散契伦科夫光的区分装置。

根据本发明，检测装置的分辨率不再与闪烁体的结构相关。其主要取决于闪烁板所形成的图像。此外，使用厚且近乎各向同性的闪烁板，可以显著降低制造成本。

闪烁板优选非常薄。例如，其可以由厚度为1至5mm的片材构成，其主表面的面积为100至900cm²。闪烁板可以具有大致圆形或矩形的形状。

利用闪烁板，借助于其闪烁性能，可以基于其限定的平面来报告每个点所接收到的辐射剂量。闪烁板上的每个点处的闪烁光强度事实上与接收到的辐射剂量相关。通过这种方式，闪烁板能够沿一个平面对离子束作出一种“截面”。

如需要，检测装置可以装配在一个用于实现检测头与被检测的离子束的发射源之间相对运动的致动装置上。借助于由平移或转动构成的所述运动，可以依次对不同的平面进行考察，从而获取关于可能沉积在一定体积内的辐射剂量的信息。

附着在闪烁板上的离子射线扩散器的作用是模拟射线穿过给定对象环境时的扩散现象。更准确地讲，闪烁板上的每个点处的闪烁不但反映了该点处直接接收到的辐射剂量，还反映了闪烁板外侧的扩散器中的与该点相邻的点处的辐射剂量。扩散器的优点是能够模拟患者体内的未被隔离的组织。扩散块可以仅设置在闪烁板的一个表面上，但优选设置在闪烁板的两个表面上。扩散块的厚度可以根据希望被考虑到的扩散现象的程度而变化。对于前述尺寸范围内的闪烁板，作为示例，可以采用厚度在150至400mm之间的扩散块。扩散块覆盖着闪烁板的自由表面的全部或一部分。

为将检测装置用在放射治疗设备中，闪烁体材料和扩散块材料优选为辐射吸收系数与活性组织接近的材料。作为示例，扩散块优选由塑料制成，例如PMMA(树脂玻璃)、聚乙烯甲苯或含有氧化钛的透明塑料。闪烁板的闪烁材料可以是例如Bicron公司的BC430。

成像装置脑一个或多个摄像机，特别是CCD型摄像机。摄像机的输出信号可以被用于根据图像的不同部分的照射强度来计算辐射剂量。

为了便于利用摄像机拍摄闪烁体图像，至少一个扩散块可以由透明材料制成。光可以自由传播通过扩散块而到达摄像机。扩散块还可以装配有用于将光向成像装置折射的镜，该镜也可以设在扩散块的延长段上。

根据离子束的能量，被离子束穿过的透明扩散块中还可能产生杂散光，该杂散光也被称作契伦科夫光。契伦科夫光来自一种离子束中的相对论电子，该离子束以高于光在材料中的传播速度的速度传播到材料中。这一现象出现在闪烁体的非常靠近边缘的区域中，并且由于扩散块的厚度较大，因此会在扩散块中以很高的程度产生。杂散契伦科夫光添加在闪烁光上，并且容易导致离子束沉积辐射剂量的计算值失真。

为了防止这一问题出现，本发明的检测装置可以配备有用于区分杂散契伦科夫光和闪烁光的区分装置。随后，在计算闪烁体接收到的辐射剂量时，可以计入契伦科夫光的份额评定值。

区分装置可以具有例如一个安置在扩散块与闪烁体之间的光闸。所述光闸对于闪烁体发出的闪烁光而言是不透明的，对于将被检测的离子束而言是透明的。

通过这种方式，可以通过扩散块拍摄到两个闪烁体图像。在光闸打开时拍摄到的第一图像包括闪烁光成分和契伦科夫光成分。在相同的曝射在离子束中的条件下，在光闸关闭时拍摄到的第二图像只包含契伦科夫光成分。因此，通过一个点一个点地从第一图像中减去第二图像的发光值，可以将契伦科夫光成分从第一图像中消除。这种操作可以利用数字计算机进行。

在一种简化的形式中，光闸可以采用一个简单的屏蔽层，其遮挡住一小部分闪烁体。利用与屏蔽层相对应的一部分图像，可以从整个图像中计算出契伦科夫光成分。

然而，在一种改进的形式中，光闸可以是电控液晶光闸。电控装置控制液晶从相对于闪烁光的透明状态转变到相对于闪烁光的不透明状态，反之亦然。

作为一种改型，契伦科夫光和闪烁光的区分装置还可以包括至少一个用于形成检测头图像的第二成像装置，其对闪烁光和/或契伦科夫光敏感，并且与第一成像装置的敏感特性不同。接下来，计算方法可以比较第一和第二成像装置的图像，从而计算出闪烁光和/或契伦科夫光的份额。

第一和第二成像装置可以分别具有两个或多个附着在不同颜色的光谱过滤器上的摄像机。光谱过滤器只允许选定光谱带内的来自检测头的光从中穿过而到达摄像机。这样，每个摄像机分别构成了一个用于形成不同图像的成像装置。

第一和第二成像装置还可以具有单一的摄像机，该摄像机附着在一个机构上，该机构用于将两个或更多个不同的光谱过滤器依次安置在光路中。在这种情况下，附着在每个不同过滤器上的单一摄像机可以认为是每一时刻均不相同的成像装置。实施上，过滤器导致能够在不同的摄像机中拍摄多个图像。如果需要，过滤器还可以安置在由摄像机拍摄的单一图像的范围内的几个部位上。

在图像的一个点处接收到的波长为λ的光的强度I_A可以分解表示为：

I_A＝a×S+b×C

在上述公式中，S表示闪烁光份额，C表示契伦科夫光份额。参数a和b是比例系数，它们将所产生的闪烁光和契伦科夫光的份额C和S联系起来。参数a和b可以通过实验确定，例如通过具有已知特性的离子束。参数a可以如此确定，以使S直接表示闪烁体局部接收的辐射剂量。在这一点上，假定闪烁体上的一个区域中接收到的辐射剂量与该区域发出的闪烁光的照射强度之间存在一定的比例关系。这一点将在后面的描述中更详细地讨论。

上面给出的简化例子可以采用两个过滤器，它们分别可以被对应于绿色光和蓝色光的不同波长λ的光透过。可以得到下面的公式：

I_green＝a₁×S+b₁×C，以及

I_blue＝a₂×S+b₂×C

参数a₁、a₂、b₁、b₂与前面描述的参数a和b的类型相同。

在接收到的辐射剂量中由烁光提供的份额可以表示为下面的公式：

S＝(b₂×I_green-a₂×I_blue)/(a₁×b₂-a₂×b₁)

换言之，我们可以得到下面的公式：

S＝k₁×I_green-k₂×I_blue

其中k₁和k₂是比例系数。所述系数可以通过前述方式计算，或者可以通过一种或多种具有已知特性的离子束来确定。

契伦科夫光份额C可以通过类似的方式计算出来。

更多数量的过滤器可以用于建立其它方程，以确定闪烁体的每个点上所接收到的辐射剂量。

应当指出，强度I_A表示的是与闪烁体上的相应点或区域相关的图像中的小的点或区域上的强度。

根据契伦科夫光和闪烁光的区分装置的另一种应用可能性，所述区分装置可以具有安置在所述闪烁体与面对着至少一个所述成像装置的透明扩散块之间的偏光器。在这种情况下，一个或多个检偏器可以附着在该成像装置上。

所述区分装置的功能基于这样一个特性，即契伦科夫光和闪烁光未被偏光处理。这一结果主要源于这些光的光源处的现象的统计特性。

通过在闪烁体与透明扩散块之间安置用于被闪烁光透过的偏光器，闪烁光被选择性地进行偏光处理。此外，为成像装置配备的检偏器基于其定位而在或大或小的程度上影响了闪烁光，但未影响到契伦科夫光。

现在可以评定契伦科夫光的份额，例如通过阻挡住闪烁光。然后，如果检偏器垂直于契伦科夫光的传输方向的话，可以将契伦科夫光份额从总光量中减掉，从而确定出闪烁光成分。

检偏器还可以被安装成能够在扩散块与成像装置之间回转。还可以将成像装置构造成两个或多个摄像机的形式，所述摄像机装配有两个或多个交叉的偏光器，所述偏光器用于将两个或多个图像从闪烁体和扩散块供应出来。

因此，可以获得闪烁光以及闪烁体的给定区域内所接收到的辐射剂量D，如下面的公式所述：

D＝a×I_→+b×I_↑

参数a和b仍然是可以被类似地计算出或可以利用具有已知特性的离子束通过试验确定出来的参数，I_→和I_↑是装配有交叉偏光器(检偏器)的摄像机所获得的给定区域内的照射强度。上述公式对应于只使用两个检偏器时的结构。更多数量的检偏器也可以采用。

应当指出，所述多个摄像机可以被替换为单一的摄像机，其通过设在不同交叉定向上的检偏器交替接收来自检测头的光。摄像机接收范围内的不同部分也可以同时接收来自不同检偏器的光。最后，单一的回转式检偏器可以用于在不同时间实现不同的交叉检偏方向。通过这种方式，不再需要采用一个以上的检偏器。

一些附加的改进也可以被采用。例如，一个反射器可以被安置在闪烁器的一个主表面上，该主表面与设有透明扩散块的那个表面相反，即与面向成像装置的表面相反。

根据另一项改进，检测头可以具有一个用于将闪烁光向成像装置折射的折射镜。这一特征可以提供出多个优点。一个优点是，保护成像装置不会接收到将被检测的离子束。另一个优点是，可以限制向单一检测头的相对运动，而不会涉及到成像装置。作为一个例子，为了通过检测头的旋转运动而覆盖被检测离子束，可以将折射镜安置在这样的位置，即可将光向着位于旋转轴线上的摄像机折射。

前面描述的检测装置能够提供出与被检测离子束的辐射剂量有关的值。还可以通过为装置配备一个或多个校准离子化室而构成能够实施绝对测量的辐射剂量测定设备。这些小的离子化室可以容纳在闪烁体中，或直接毗邻闪烁体。作为示例，通过将由来自闪烁体中的与校准离子化室相对应的一个或多个区域的图像所确定出来的辐射剂量值调节到由校准离子化室本身确定出的辐射剂量值，可以实现校准。

利用具有一个或可能多个死区的闪烁体，可以确定契伦科夫光份额，以实现精确校准。死区是这样一个区域，其不能发出闪烁光，但能够在离子束的作用下发出契伦科夫光。死区可以是例如闪烁板中的一个空腔，空腔中充有吸光性能与闪烁体材料类似的透明塑料。不含闪烁光成分的死区图像可以用于直接确定契伦科夫光的干涉效果。

根据本发明的一项附加改进，闪烁体可以具有至少两个或多个由对能量的吸收系数不同的闪烁材料构成的板。这样，可以形成选择性地对每个所述板敏感的成像装置。

优选使用吸光系数与将被照射的组织的吸光系数成比例的闪烁材料。然而，比例系数不一定必然完美地适用于将被检测的离子束的整个能量谱。因此，必须对用于将记录的闪烁光强度与组织接收到的精确辐射剂量联系起来的乘法系数进行校正。

通过使用多个由对被检测离子束的能量的吸收系数不同的闪烁材料构成的板，即使存在非线性项，也能够计算出所接收到的辐射剂量。通过下面的公式，可以在线性项和二次项的基础上计算出辐射剂量D：

$D=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{K}_i{S}_i+\underset{\mathrm{ij}}{\mathrm{\Σ}}{K}_{\mathrm{ij}}{S}_i{S}_j$

在上面的公式中，k_i和k_ij分别是代表着不同闪烁板上的闪烁光份额的线性分量S_i和二次分量S_ij的比例系数。所述系数可以通过计算得到。

通过在分开的摄像机上形成来自不同闪烁板的图像，或者通过使用发射无效光谱内的闪烁光的闪烁板，不同闪烁板的份额可以被区分出来。在这种情况下，可以利用安置在一个或多个摄像机前面的光谱过滤器实现区分。光谱过滤器的使用方法类似于前面已经描述过的用于区分契伦科夫光的方法，这里不再重复叙述。

如前所述，检测装置可以用在辐射剂量测定设备中。辐射剂量测定设备还具有一个计算单元，该计算单元用于利用所述检测装置提供的图像建立离子束提供的辐射剂量分布数据。换言之，根据一个平面或体积内的不同区域中所记录的闪烁光，来计算该区域内的辐射量。

检测装置还可以组合在放射治疗设备中，该放射治疗设备还具有一个或多个发射源。

检测装置适用于检测来自不同发射源的不同类型的离子束。检测装置还可以包括一个附加扩散块，其带有一个用于容纳射线发射源的壳体，该附加扩散块具有至少一个可被用在检测头中的表面。这样的附加扩散块可以用于检测从处在类似于患者体内环境中的射线发射源发出的离子束。

本发明还涉及一种利用前面所述的检测装置检测离子束发射源的方法，其中至少一个来自闪烁体的图像被形成，并且根据所述图像的不同部分计算闪烁体所接收到的局部辐射剂量。该方法的不同方面及用途已经参照检测装置作过描述。这些方面在此不再重复叙述。

下面将结合附图描述本发明的其它特性和优点。下面的描述仅为解释性的，而非限制性的。

附图说明

图1是采用了本发明的检测装置的放射治疗设备的简化示意图。

图2是闪烁光和杂散契伦科夫光的强度与波长之间关系的曲线图。图中的坐标轴没有设置刻度。

图3、4、5、6是根据本发明的检测装置的简化示意图，检测装置中装有各种用于区分闪烁光和杂散契伦科夫光的装置。

图7是根据本发明的一种改进的检测装置的简化示意图。

具体实施方式

在下面的描述中，为了便于理解不同图之间的相互关系，各图中相同、相似或等同的部件以相同的附图标记表示。此外，为了使图中的结构较为清楚，并非所有的元件均以一致的比例表示。

图1中示出了一种放射治疗设备，其具有一个离子束发射源10、一个用于检测离子束100的装置和一个用于建立离子束分布模式的计算单元12。分布模式用于确定离子束照射在患者体内任何点处的预期辐射剂量。

患者通过检测装置上的一个检测头110而被建模。该检测头安装在一个带动其移动的致动器112上，以使检测头能够移经离子束的整个截面区域。致动器可以被设计成用于沿一个或多个方向横向移动，并且如需要可以转动。尽管离子束发射源10也可以是移动的，但在图示的例子中，其被认为是固定的。

检测头110具有一个闪烁体，其采用的是闪烁材料薄板114的形式，即由能够将离子射线转化成光射线的材料构成的薄板。其可以是例如Bicron公司的BC400型板材。为了清楚起见，图中将板厚显著放大。材料板在其主表面上覆盖了两个透明扩散块116和117。

一个电荷耦合器件(CCD)118对准扩散块116，该电荷耦合器件构成了用于形成图像的成像装置。摄像机用于提供数据信号形式的图像，该图像被发送到计算单元12。在同时还能控制检测头运动的所述计算单元中，计算离子束的特性，特别是预期照射在曝射人体的不同部位上的辐射剂量。附图标记120总体上表示一个透镜，其用于使来自闪烁板和扩散块的光在摄像机上形成图像。闪烁板114发出的光穿过扩散块116，然后到达摄像机。

以虚线表示的反射镜122可以以这样的方式附着在一个扩散块如扩散块116上，即能够将全部或部分的闪烁光和契伦科夫光发送到第二摄像机119上。该第二摄像机也连接着一个未示出的透镜。

附图标记125总体上表示离子束探测器，其能够探测是否有离子束。该探测器可以是例如基本的硅探测器。如果离子束10的离子束发射源是脉冲发射源的话，使用探测器125更为有益。事实上，它能够使计算单元对图像的获取与离子束脉冲同步化，从而避免在没有离子束时因干涉而受到影响。

为了分析由一个设在类似于患者体内的环境中的离子束发射源所提供的辐射，检测装置可以具有一个以附图标记111表示的附加扩散块。该附加扩散块设有一个用于容纳这种离子束发射源的壳体113。此外，该附加扩散块具有一个位于检测头上的可调表面。为了简化，附加扩散块111的形状显示为长方形。然而，也可以设置更为复杂的形状，以代表需要被照射的器官。

图2中示出了在摄像机形成的图像中的一个点处接收到的光的强度相对于波长的分布模式。所述光包括闪烁光成分和杂散光成分，该杂散光称作契伦科夫光，其已经在很大程度上被覆盖。可以看到，所接收到的光具有一个基础部分C，其随着波长的增加而减小。这一部分就是契伦科夫光。该基础部分上添加了相对狭窄的峰值部分S，其对应于闪烁光。由于在闪烁光峰值部分处加有契伦科夫光，因此不可能直接看出闪烁光的强度，也就不能直接看出所接收到的辐射剂量。对于某些极端情况下的波长，基础部分太大，因而不能被忽略。

将在下面描述的随后几幅图中示出了一定数量的用于区分闪烁光和杂散契伦科夫光的区分装置。在这些图中，只显示了检测装置中的那些为理解本发明的原理所需的部件。至于其它部件，可以参看图1。

图3中示出了一种检测头，其具有一个设在闪烁板114与扩散块116之间的光闸130，该扩散块130反过来又指向摄像机118。本例中示出了液晶光闸。光闸对闪烁光的透射度级别被一个电控装置控制，或者可能被前面参照图1描述的计算单元12控制。光闸总是保持对离子束透明。因此，在其关闭后，摄像机中将形成契伦科夫光图像。相反，如果光闸130打开，则图像同时包含契伦科夫光和闪烁光。两种图像之间的差别可以用于发现闪烁光自身的分量。为了简化，可以认为闪烁板中产生的契伦科夫光同扩散块中产生的契伦科夫光相比是可忽略的。只要闪烁板同扩散块相比是薄的，这种近似就有效。与摄像机118相反安置的扩散块117以虚线表示，意思是在需要时可以将其拆除。

图4中示出了一个摄像机118，其附带有一个光谱过滤器组件142，该组件仅允许窄范围内的光线穿过。通过各光谱过滤器140来拍摄不同的图像，能够计算闪烁光的量，并因此而计算闪烁体接收到的辐射剂量。计算所采用的原理已经在前面解释过了，这里不再重复。通过各光谱过滤器140拍摄的图像可以依次获取，例如通过移动位于摄像机118前面的光谱过滤器组件142。还可以利用第二摄像机119拍摄一些图像，该第二摄像机上装配有与第一摄像机118所附带的过滤器140不同的第二过滤器144。在图示的例子中，第二摄像机通过半透明折射镜122而接收一部分光。

图5中示出了检测头的另一个实施例，其具有一个安置在闪烁板114与扩散块117之间的不透明镜150。镜150具有两个功能。第一个功能是用作反射器。事实上，镜150能够将较大部分的闪烁光发送到第一摄像机118。该摄像机118因此而接收到闪烁光和产生在透明扩散块116中的契伦科夫光。

此外，镜150还具有第二个功能，即用作光屏，以防止闪烁光到达面对着第二透明扩散块117安置的第二摄像机119。通过这种方式，第二摄像机只能接收到第二扩散块中产生的契伦科夫光。利用第二摄像机119接收到的契伦科夫光，并且考虑到扩散块116和117的特性，可以通过模拟而评定契伦科夫光在第一摄像机118形成的图像中的份额。该份额可以随后通过计算而从第一摄像机118的图像中去除。

图6中示出了另一个实施例，其中一个偏光器160安置在闪烁板114与第一扩散块116之间。该偏光器能够对初始的各向同性光进行偏光处理。然而，出现在与摄像机相对的扩散块116中的契伦科夫光未被偏光处理。

然后，利用安置在第一扩散块116与摄像机118之间的检偏器162对两种光分量进行区分处理。检偏器可以是固定的或旋转的，并且能够阻止全部或部分闪烁光。该阻止作用对未被偏光处理的契伦科夫光没有影响。通过这种方式，可以确定契伦科夫光和闪烁光的相对份额。用于确定闪烁光部分的原理已经在前面描述过了。在一种改型中，带有检偏器的单一摄像机可以被替换成由附带有两个交叉检偏器162、163的摄像机118、119构成的摄像机组。在图6所示的例子中，如果存在有第二扩散块117的话，该第二扩散块通过不透契伦科夫光的材料而与闪烁板114隔离。

图7中示出了检测头110的一个特定实施例，其具有两个闪烁板114、115。这两个闪烁板结合在一起，或者可能通过不透闪烁光的屏蔽层或镜而彼此隔离。来自这两个闪烁板的闪烁光被两个摄像机118、119拍摄。所述闪烁光分别穿过两个附着在闪烁板的主表面上的透明扩散块116、117。当两个闪烁板114、115发出无效光谱内的闪烁光时，所述光可以被附着在选择性光谱过滤器上的单一摄像机拍摄。由两个摄像机提供或可能由单一摄像机提供的图像用于局部计算根据每个闪烁板的加权份额而获得的辐射剂量。如前所述，加权处理可以是线性的和/或二次的。

如前所述，其它光谱过滤器和/或其它用于区分契伦科夫光的装置也可以被采用。

附图标记170表示一个小的离子化室，其组合在闪烁板中，并且可以部分地组合在扩散块中。该离子化室向计算单元12发送信号。该信号可以与利用摄像机的图像测量的照射值进行比较，以便进行校准或测量辐射剂量的绝对值。

最后，附图标记172表示一个位于闪光板114、115中的死区。所述死区优选为一个位于非闪烁材料中的区域，其具有与闪烁板相近的吸收性能。来自所述死区使得能够直接测定契伦科夫光所占的份额。该份额还可被用于对辐射剂量测定设备进行校准。最后，如果需要，使用死区可以用于测定产生的契伦科夫光与闪烁板厚度的比例(低频)。

                          参考文献

(1)JP-2001 056381，Mitsubishi Electric Corp.，Nishiura Ryuichi等。

(2)FR-01 03519

(3)US-6 066 851，Mitsubishi，Kunio Madono等。

(4)US-5 856 673，Mitsubishi，Kazunori Ikegami等。

(5)US-9 905 263，Mitsubishi，Nishizawa Hiroshi等。

Claims (23)

1.一种离子束检测装置，包括：

一个检测头(110)，其包含一个闪烁体(114，115)和连接着所述闪烁体的至少一个离子射线扩散块(116，117)；以及

一个第一成像装置(118)，其由检测头中的至少一个包含所述闪烁体的部分形成至少一个图像；

其中所述闪烁体具有至少一个由闪烁材料构成的近乎各向同性的厚板，该厚板具有两个相反的主表面，其特征在于，所述扩散块(116，117)覆盖着所述闪烁体(114，115)的至少一个所述主表面，所述检测装置还具有用于区分检测头中的闪烁光和杂散契伦科夫光的区分装置(119，130，140，142，144，160，162，163)。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述扩散块对于来自闪烁体的闪烁光而言是透明的。

3.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述区分装置具有一个安置在扩散块(116，117)与闪烁体(114，115)之间的光闸(130)，所述光闸对于闪烁体发出的光而言是不透明的，对于离子射线而言是透明的。

4.如权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述光闸(130)是电控液晶光闸。

5.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述区分装置具有至少一个用于形成检测头图像的第二成像装置(119，1 44，163)，其对闪烁光和/或契伦科夫光敏感，并且与第一成像装置(118，140，162)的敏感特性不同。

6.如权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述第二成像装置(119)附着在检测头的一个透明扩散体(117)上，所述检测头具有一个光屏(150)，用于防止来自闪光体的光到达第二成像装置。

7.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述第一成像装置(118，140)和第二成像装置(119，144)对不同的照射光谱敏感，而且所述第一和第二成像装置附着在所述闪烁体(114，115)以及所述检测头的至少一个透明扩散块(116)上。

8.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述第一和第二成像装置包括附着在至少两个光谱过滤器(140，142，144)上的至少一个摄像机(118，119)。

9.如权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述区分装置具有安置在所述闪烁体(114，115)与面对着至少一个成像装置(118，119)的那个透明扩散块(116)之间的偏光器(160)，以及附着在所述成像装置上的至少一个检偏器(162，163)。

10.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测头具有设在闪烁板的一个主表面上的反射器(150)，所述主表面与带有透明扩散块的主表面相反。

11.如权利要求1所述的检测装置，还包括用于实现检测头(110)与被检测离子束的发射源之间相对运动的致动装置(112)。

12.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测头具有一个用于将光向成像装置折射的镜(122)。

13.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测头具有至少一个校准离子化室(170)。

14.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测头具有对射线脉冲敏感的至少一个同步探测器(125)。

15.如权利要求1所述的检测装置，还包括一个附加扩散块(111)，其带有一个用于容纳射线发射源的壳体(113)，该附加扩散块具有至少一个可被用在检测头中的表面。

16.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述闪烁体具有至少两个由对能量的衰减系数不同的闪烁材料构成的板(114，115)，并且所述检测装置具有选择性地对所述板之一敏感的至少一个成像装置(118，119)。

17.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述闪烁板具有至少一个无闪烁材料的死区(172)。

18.一种辐射剂量测定设备，其包括一个如前面权利要求中任一所述的检测装置和一个计算单元(12)，所述计算单元用于利用所述检测装置提供的图像建立离子束沉积的辐射剂量分布数据。

19.一种放射治疗设备，包括：

至少一个离子束发射源(10)；以及

至少一个离子束检测装置(100)；

其中所述离子束检测装置是如权利要求1至16中任一所述的检测装置。

20.一种利用如前面权利要求中任一所述的检测装置检测离子束发射源的方法，包括：由闪烁体形成图像；以及根据所述图像的不同部分计算闪烁体所接收到的局部辐射剂量。

21.如权利要求20所述的检测方法，其特征在于，由闪烁体形成对应于两个不同光谱范围的至少两个图像，以及通过将闪烁光份额与由契伦科夫效应产生的光的份额区分开而计算闪烁体所接收到的局部辐射剂量。

22.如权利要求20所述的检测方法，其特征在于，来自闪烁体的光被选择性地进行偏光处理，由检测头形成对应于两个不同偏振方向的至少两个图像，以及通过将偏振闪烁光份额与由契伦科夫效应产生的未偏振光的份额区分开而计算闪烁体所接收到的局部辐射剂量。

23.如权利要求20所述的检测方法，其特征在于，所使用的检测装置中包括一个具有至少两个闪烁板的闪烁体，所述闪烁板对能量的衰减系数不同，来自每个闪烁板的图像被形成，以及根据每个闪烁板的加权份额计算所接收到的辐射剂量。

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