CN218037369U - 一种闪烁晶体阵列、探测器及医疗影像设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种闪烁晶体阵列、探测器及医疗影像设备，涉及辐射探测技术领域，解决现有技术中闪烁晶体阵列使用ESR反射层导致PET图像畸变的问题。该闪烁晶体阵列包括多个闪烁晶体单元，相邻两个所述闪烁晶体单元之间设有间隙，所述闪烁晶体阵列的部分间隙内设有第一反射层，部分间隙内设有第二反射层；其中，所述第一反射层为由薄膜状材料制成的反射层，所述第二反射层为由无确定形状的材料制成的反射层。本申请通过在闪烁晶体单元之间的间隙中混合填充两种反射层，能够在发挥薄膜类材料高反射效果的同时，有效避免闪烁晶体阵列漏光或串光的问题，提高光收集效率，防止PET图像畸变，改善探测器性能和PET成像质量。

Description

一种闪烁晶体阵列、探测器及医疗影像设备

本申请要求申请日为2022年3月25日，申请号为202220678767.X，发明名称为“一种闪烁晶体阵列、探测器及医疗影像设备”的实用新型专利的优先权。

技术领域

本实用新型涉及辐射探测技术领域，特别涉及一种闪烁晶体阵列、探测器及医疗影像设备。

背景技术

医疗影像设备PET(Positron Emission Computed Tomography，正电子发射型计算机断层显像)是一项可在活体上显示生物分子代谢、受体及神经介质活动的新型影像技术，现已广泛用于多种疾病的诊断与鉴别诊断、病情判断、疗效评价、脏器功能研究和新药开发等方面。

PET成像过程中将标记有核素的放射性药物注入生物体内，放射性药物在病变组织或器官内聚集，其携带的放射性核素衰变并放射出正电子，正电子与体内的负电子发生湮灭反应放射出一对方向几乎相反的γ光子，2个γ光子从被测者体内射出后，被环状探测器的闪烁晶体俘获，发出闪烁光，光电传感器收集闪烁光并转换成可读的电信号，通过电信号能够获得γ光子的位置信息和能量信息，进而获得生物体内正电子核素的断层分布图。

闪烁晶体是指高能粒子的撞击下，能将高能粒子的动能转变为光能而发出闪光的晶体。闪烁晶体可用于x射线、γ射线、中子及其他高能粒子的探测，以闪烁晶体为核心的探测和成像技术已经在核医学、高能物理、安全检查、工业无损探伤、空间物理及核探矿等方面得到了广泛的应用。

在PET中，一般将闪烁晶体堆叠成闪烁晶体阵列，以实现位置信息的采集。闪烁晶体阵列是由若干个闪烁晶体单元按照线性或面阵形式排布组成的多单元结构。按照线性排布称为一维阵列闪烁体，按照面阵排布称为二维闪烁晶体阵列。这些阵列块被安装在PET扫描仪中，形成不同大小的检测器环，是起到射线探测功能的核心部件。

作为PET的延伸，小动物PET具有灵敏度高、成本低、可功能成像、可定量测量等优点。目前，小动物PET在基因表达、脑功能成像、脑瘤增殖以及新药物的前期临床诊断得到了广泛应用，它的出现为“活体”小动物实验提供了一种崭新的方法。由于用于小动物活体体重与人相比低约3个数量级(通常以成人70kg和老鼠30g作比较)，人体PET所用的光电探测模块受灵敏度和分辨率的影响，无法满足小动物成像指标要求，所以小动物PET的空间分辨率和灵敏度方面具备更高的性能要求，进而对探测模块的核心组件闪烁晶体阵列提出了更高要求。小动物PET中需要使用超小尺寸的闪烁晶体阵列，如单个像素尺寸仅为0.25*0.25mm的16*16通道的闪烁晶体阵列。这种情况下，就要求闪烁晶体阵列具有超高精度的光收集效率，否则将不足以支持超精密小动物PET成像。而闪烁晶体阵列中的反射层对光收集效率至关重要，因此需要努力选择最佳反射层，使闪烁晶体阵列满足需求。

图11和图12是本技术领域典型的闪烁晶体阵列产品。图11中的闪烁晶体阵列400在闪烁晶体单元40之间的间隔都是使用硫酸钡反射层41，如CN107003218A公开的闪烁晶体阵列。但硫酸钡反射层41的反射率约为93％，反射率不如ESR(Enhanced SpecularReflector，增强镜面反射层)好。而且由于硫酸钡反射层41具有流动性或塑性，加工难度大，很难保证硫酸钡反射层41的薄厚均一。

图12中的闪烁晶体阵列500在闪烁晶体单元50之间的间隔都是使用ESR反射层51，如CN106646581B中公开的闪烁晶体阵列。其优点是，ESR反射层51不具有流动性或塑性，加工难度小，能够保证薄厚均一。而且ESR反射率高达98％，应用在一般的闪烁晶体阵列中，可以使更多的闪烁光反射、收集到光探测器上，提高信噪比和探测器效率。但发明人发现，当ESR反射层51应用在超小尺寸的闪烁晶体阵列(≤0.5mm)时，不但没有发挥出ESR高反射率的优势，反而出现了小动物PET图像严重畸变的问题，这一问题亟待解决。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种闪烁晶体阵列、探测器及医疗影像设备，能够解决现有技术中闪烁晶体阵列使用ESR反射层导致小动物PET出现图像畸变的问题。

第一方面，提供了一种闪烁晶体阵列，包括多个闪烁晶体单元，相邻两个所述闪烁晶体单元之间设有间隙，所述闪烁晶体阵列的部分间隙内设有第一反射层，部分间隙内设有第二反射层；其中，所述第一反射层为由薄膜状材料制成的反射层，所述第二反射层为由无确定形状的材料制成的反射层。

可选的，所述闪烁晶体阵列中包括沿第一方向设置的第一间隙和沿第二方向设置的第二间隙；

所述闪烁晶体阵列中部分相交的第一间隙和第二间隙内分别设有所述第一反射层和所述第二反射层；或者

所述闪烁晶体阵列中所有相交的第一间隙和第二间隙内分别设有所述第一反射层和所述第二反射层。

可选的，当所述闪烁晶体阵列中部分相交的第一间隙和第二间隙内分别设有所述第一反射层和所述第二反射层时，所述闪烁晶体阵列中除所述部分相交的第一间隙和第二间隙以外的间隙内分别设有所述第二反射层。

可选的，在分别设有所述第一反射层和所述第二反射层的第一间隙和第二间隙中，所有第一间隙内分别设有所述第一反射层，所有第二间隙内分别设有所述第二反射层，或者所有第一间隙内分别设有所述第二反射层，所有第二间隙内分别设有所述第一反射层。

可选的，所述第一反射层包括以下一种或多种：ESR反射层、聚对苯二甲酸乙二醇脂反射层、聚四氟乙烯膜反射层、铝箔反射层、镀铝塑料反射层。

可选的，所述第二反射层包括以下一种或多种：由粉末材料形成的反射层、由液态材料形成的反射层、由粉末材料和液态材料混合形成的反射层、由膏状材料形成的反射层。

可选的，所述第二反射层包括以下一种或多种：硫酸钡反射层、二氧化钛反射层、氧化镁反射层、聚四氟乙烯粉末反射层。

可选的，所述间隙的厚度大于或等于0.01mm且小于或等于0.5mm。

第二方面，提供了一种探测器，包括如上所述的闪烁晶体阵列。

第三方面，提供了一种医疗影像设备，包括如上所述的探测器。

在本申请实施例中，在闪烁晶体单元之间使用第一反射层和第二反射层混合填充晶体间隔，第一反射层由薄膜材料制成，具有高反射率，第二反射层由无确定形状的材料制成，具有流动性或可塑性，能够将交叉位置处的缝隙填充满，从而实现了在闪烁晶体阵列中发挥薄膜类材料高反射效果的同时，有效避免了交叉位置漏光或串光的问题，改善了PET图像质量，避免发生图像畸变。而且当压制第二反射层时，第一反射层能够保持稳定，不会出现错位变形，从而保证反射层薄厚均一，闪烁晶体单元分布均匀，使获得的PET图像解码区分清晰。本申请实施例的闪烁晶体阵列有效避免了反射层漏光或串光的问题，且降低了加工难度，保证了产品精度，可有效提高光收集效率，改善探测器的性能和PET成像的质量。

附图说明

图1表示本申请实施例提供的示例性闪烁晶体阵列的顶视图；

图2表示本申请实施例提供的示例性闪烁晶体单元排列的示意图；

图3表示本申请实施例提供的示例性闪烁晶体阵列的立体图；

图4表示图3中区域E内部光线示意图；

图5表示本申请实施例提供的示例性闪烁晶体阵列的制作示意图；

图6表示本申请实施例提供的另一示例性闪烁晶体阵列的顶视图；

图7表示本申请实施例提供的又一示例性闪烁晶体阵列的顶视图；

图8表示本申请实施例提供的示例性探测器的立体图；

图9表示PET系统的结构示意图；

图10表示探测器环的结构示意图；

图11表示现有使用硫酸钡反射层的闪烁晶体阵列的示意图；

图12表示现有使用ESR反射层的闪烁晶体阵列的示意图；

图13表示图12区域G内部光线示意图；

图14表示现有使用ESR反射层的闪烁晶体阵列应用到PET上的测试散点图；

图15表示现有使用硫酸钡反射层的闪烁晶体阵列的应用到PET上的测试散点图；

图16表示本申请实施例提供的闪烁晶体阵列应用到PET上的测试散点图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”所区别的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

为了更好地理解本实用新型，首先对PET及相关内容进行简要说明。

如图9、图10所示，PET系统300包括主机301和床体303，主机301上设置有探测器环302，探测器环302由若干个探测器排列组成，被测体可随床体303进入探测器环302内。每个探测器包括闪烁晶体阵列、光电传感器(例如光电倍增管PMT或硅光电倍增管SiPM)以及后处理电路。闪烁晶体阵列可以接收从被测体发射的光子，并将光子转换为光信号，光电传感器将光信号转换为可读的电信号，后处理电路基于电信号进行成像。

闪烁晶体阵列组装是PET的核心技术，闪烁晶体阵列内部单元的分布均匀性，二维面上X/Y方向对齐的一致性，对探测器模块耦合质量及探测器的探测效率有直接影响。目前市场上大部分商用小动物PET的分辨率都在2mm以下，限制了闪烁晶体阵列中的晶体单元尺寸，这对阵列的制作提出了更高的要求。

如图11所示的闪烁晶体阵列400，闪烁晶体单元40之间的间隔都是使用硫酸钡反射层41。硫酸钡反射层41一般是在树脂材料中掺入硫酸钡粉末。在闪烁晶体阵列400制作过程中，将闪烁晶体单元40排列之后，在闪烁晶体单元40之间填充流动的硫酸钡反射层41，然后手工或借助辅助工具将硫酸钡反射层41压制平整，再等待硫酸钡反射层41固化。发明人发现，由于硫酸钡反射层41在制作过程中具有流动性或塑性，在压制一个方向(如X方向)时，另一个方向(Y方向)很有可能出现错位变形，很难保证X/Y两个方向的薄厚均一以及X/Y方向对齐的一致性，致使晶体单元分布不均匀。因此，使用硫酸钡反射层41制作闪烁晶体阵列，特别是超小尺寸的闪烁晶体阵列时，存在操作复杂，加工难度大，加工精度差，致使闪烁晶体单元分布不均匀的问题。如图15所示，使用硫酸钡反射层41的闪烁晶体阵列400安装到小动物PET中进行图像测试时，由于闪烁晶体单元分布不均匀，将导致PET图像解码区分不清晰，有的像素之间裂缝较大，有的像素之间被挤压的粘连到一起。

为了改善硫酸钡反射层加工难度大，闪烁晶体单元分布不均匀的问题，发明人使用如图12所示的闪烁晶体阵列500，闪烁晶体单元50之间的间隔都是使用薄膜状的ESR反射层51，ESR反射层51不具有流动性或塑性，在X、Y方向上都能保证薄厚均一，加工难度小。而且ESR反射层51的反射率高达98％，在一般的人体PET应用中，使用ESR反射层51的闪烁晶体阵列500都表现出了优异的性能，可以使更多的闪烁光反射、收集到光探测器上，提高信噪比和探测器效率。但发明人发现当ESR反射层51应用在超小尺寸的闪烁晶体阵列(如≤0.5mm)时，不但没有发挥出ESR高反射率的优势，反而出现了PET图像严重畸变的问题。

经过反复研究，发明人发现，造成PET图像畸变的原因，是因为薄膜类的ESR反射层51材料要填充在近似垂直的两个方向(X方向、Y方向)的晶体间隔中的话，两个晶体间隔的交叉位置F至少有一个方向的ESR反射层51是断开、不连续的。如图13所示，闪烁晶体单元50的闪烁光会通过交叉位置F串扰到相邻的晶体单元，影响探测器的性能和PET成像的质量。这种漏光的现象在闪烁晶体单元比较小(如≤0.5mm)时更加明显，因为闪烁晶体单元越小时，反射层缺口占反射层总面积的比例越大，漏光的比例也就越大，这对于使用超小尺寸闪烁晶体阵列的超精密小动物PET是无法接受的。如图14所示，将使用ESR反射层51的正方形闪烁晶体阵列500安装到小动物PET中进行图像测试时，按照应用要求，测试散点图的长、宽比例应该与闪烁晶体阵列500的长、宽比例一致，但是由于ESR薄膜的断口位置漏光或串光，散点图为长方形，图像发生畸变(X方向被压缩)，影响成像效果。

在本技术领域，如何克服硫酸钡加工难度大的缺点，发挥以ESR薄膜反射层为代表的高反射率薄膜材料的优点，同时克服其漏光或串光的缺点，以满足小动物PET的高精度应用是一项艰巨的挑战。主要的难点在于改进思路的创新以及解决实际操作可行性。

基于上述研究，本申请实施例提出一种具有混合反射层的闪烁晶体阵列，在闪烁晶体单元之间使用第一反射层和第二反射层混合填充晶体间隔，第一反射层由薄膜材料制成，具有高反射率，第二反射层由无确定形状的材料制成，具有流动性或可塑性，能够将交叉位置处的缝隙填充满，从而实现了在闪烁晶体阵列中发挥薄膜类材料高反射效果的同时，有效避免了交叉位置漏光或串光的问题，改善了PET图像质量，避免发生图像畸变。而且当压制第二反射层时，第一反射层能够保持稳定，不会出现错位变形，从而保证反射层薄厚均一，闪烁晶体单元分布均匀，使获得的PET图像解码区分清晰。本申请实施例的闪烁晶体阵列有效避免了反射层漏光或串光的问题，且降低了加工难度，保证了产品精度，可有效提高光收集效率，改善探测器的性能和PET成像的质量。

图1-7示出了根据本申请公开的一些实施例的示例性闪烁晶体阵列的示意图。如图1-7所示，闪烁晶体阵列100包括多个闪烁晶体单元10，相邻两个闪烁晶体单元10之间设有间隙20，部分间隙20内设有第一反射层31，部分间隙20内设有第二反射层32。

其中，第一反射层31为由薄膜状材料制成的反射层，具有稳定的形状和高反射率，在闪烁晶体阵列制作过程中不容易发生形变。第二反射层32为由无确定形状的材料制成的反射层，依靠其流动性或可塑性，能够填充满交叉位置处的缝隙，避免漏光或串光的问题。

如此，通过在闪烁晶体单元10之间的间隙20中混合填充第一反射层31和第二反射层32，能够在发挥薄膜类材料高反射效果的同时，有效避免闪烁晶体阵列漏光或串光的问题，从而提高闪烁晶体阵列组成的探测器的光收集效率，防止探测器应用的PET图像发生畸变，改善探测器性能和PET成像质量。并且当压制第二反射层32时，第一反射层31始终保持稳定，不会出现错位变形，从而保证了反射层薄厚均一，闪烁晶体单元10分布均匀，使获得的PET图像解码区分清晰。特别是对于超小尺寸的闪烁晶体阵列，通过混合填充第一反射层31和第二反射层32，能够具有超高精度的光收集效率，以支持超精密的小动物PET成像。如图16所示，将使用混合两种反射层的闪烁晶体阵列100安装到小动物PET中进行图像测试时，测试散点图X、Y方向比例一致，未发生畸变。而且解码斑点清晰均匀，可以区分每个点，可以在PET整机上正常使用。

在一些实施例中，如图2所示，多个闪烁晶体单元10可以沿第一方向(如X方向)排列成多行(如M行)，并沿第二方向(如Y方向)排列成多列(如N列)。第一方向与第二方向近似垂直。其中，M和N可以相同，也可以不同，如M和N均是8，或者M为6，N为5等。其中，每个闪烁晶体单元10的尺寸可以相同也可以不同。闪烁晶体单元10的形状如可为长方体、正方体等，但不限于此。

在一些实施例中，如图2、图3所示，每个闪烁晶体单元10可分别包括顶面11、与顶面11相对的底面12、在顶面11和底面12之间延伸的侧面13。闪烁晶体单元10排列成闪烁晶体阵列100后，所有闪烁晶体单元10的顶面11朝向一侧作为闪烁晶体阵列100的出光面101；所有闪烁晶体单元10的底面12朝向一侧作为闪烁晶体阵列100的入光面102；任意两个相邻的闪烁晶体单元10的内侧面之间设有间隙20，用于填充反射层，以防止相邻闪烁晶体单元10之间的光串扰。

在一些实施例中，如图8所示，闪烁晶体阵列100的出光面101可与硅光电倍增管SiPM阵列200连接，闪烁晶体阵列100的闪烁晶体单元10发出的光信号，被SiPM阵列200上的SiPM单元采集并转换为电信号，基于SiPM阵列200的电信号进行成像。

在一些实施例中，闪烁晶体单元10之间的间隙20的厚度可大于或等于0.01mm且小于或等于0.5mm。

在一些实施例中，闪烁晶体单元10的侧面可分为朝向阵列内的内侧面和朝向阵列外的外侧面，多个闪烁晶体单元10的外侧面构成闪烁晶体阵列100的外侧面103。闪烁晶体阵列的外侧面103以及入光面102也需要设置反射层，以保证所有闪烁光从出光面101处输出，到达光电传感器处。在一些实施例中，闪烁晶体阵列100外侧面103的反射层和入光面102的反射层可以相同，也可以不同，例如，闪烁晶体阵列100外侧面103和入光面102处的反射层可分别采用具有高反射率的ESR等薄膜类反射层，但不限于此。

在一些实施例中，每个闪烁晶体单元10的顶面11可以是光滑的；每个闪烁晶体单元10的底面12、侧面13可以是光滑的，也可以是粗糙的。

在一些实施例中，闪烁晶体单元10的材料可以选用NaI(Tl)，CsI(Tl)、CWO、BGO、LYSO、GAGG等，但不限于此。

在一些实施例中，第一反射层31可以选择以下一种或多种：ESR反射层、聚对苯二甲酸乙二醇脂反射层、聚四氟乙烯膜反射层、铝箔反射层、镀铝塑料反射层。

其中，ESR反射层属于典型的高反射率薄膜反射材料，第一反射层31可以使用ESR反射层，以提高光收集效率，也可以选择如PET(Polyethylene Terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇脂)反射层、聚四氟乙烯膜、铝箔、镀铝塑料膜等。ESR等薄膜类反射层反射率能够达到90％以上。

在一些实施例中，第二反射层32可以选择以下一种或多种：由粉末材料形成的反射层、由液态材料形成的反射层、由粉末材料和液态材料混合形成的反射层、由膏状材料形成的反射层。

此时，粉末材料、液态材料、粉末材料和液态材料混合、膏状材料都具有流动性或可塑性，能够填充满交叉位置的缝隙，实现防止晶体漏光或者晶体之间串光的问题。

需要说明的是，第二反射层32具有流动性或可塑性指的是制作过程中的某个阶段的状态，最终第二反射层32经过压制、固化之后会形成具有稳定状态的反射层。例如，假设第二反射层32选择使用由粉末材料和液态材料形成的反射层，在制作时将粉末材料和液体材料混合而成的原料填充到闪烁晶体单元10之间的间隙20中，并填充满交叉位置的缝隙，然后经过固化之后，形成具有稳定状态的反射层。

在一些实施例中，第二反射层32可以选择以下一种或多种：硫酸钡反射层、二氧化钛反射层、氧化镁反射层、聚四氟乙烯粉末反射层。

其中，硫酸钡反射层、二氧化钛反射层、氧化镁反射层和聚四氟乙烯粉末反射层可以是硫酸钡、二氧化钛、氧化镁、聚四氟乙烯这些无机化合物粉末掺杂到有机树脂中形成的反射层，这些反射层在制作时具有流动性，经过固化之后形成具有稳定形态的反射层。在一些实施例中，有机树脂可以是环氧树脂、丙烯酸树脂、酚树脂等。

在一些实施例中，所述闪烁晶体阵列100中包括沿第一方向设置的第一间隙21和沿第二方向设置的第二间隙22。

其中，第一方向如可为X方向，第二方向如可为Y方向，第一方向与第二方向近似垂直。排列在两个方向上的第一间隙21和第二间隙22如果相交，需要保证交叉位置不存在缝隙。

具体的，可以在部分或全部相交的第一间隙21和第二间隙22内分别设置第一反射层31和第二反射层32，以解决交叉位置出现缝隙漏光或串光的问题。如图4所示，通过在垂直相交的两个间隙20内混合填充两种反射层，利用第二反射层32能够将交叉位置的缝隙填充满，即使光线射在交叉位置处，也不会串扰到其他闪烁晶体单元10或出现漏光。

作为一种可选的实施方式，如图6、图7所示，所述闪烁晶体阵列100中部分相交的第一间隙21和第二间隙22内分别设有所述第一反射层31和所述第二反射层32。

此时，通过在部分垂直相交的两个间隙20内混合填充两种反射层，能够利用第二反射层32将阵列中大部分交叉位置的缝隙填充满，从而避免交叉位置出现漏光或串光，提高闪烁晶体阵列组成的探测器的光收集效率，防止探测器应用到PET中，PET图像发生畸变，改善探测器性能和PET成像质量。并且第一间隙21中的第一反射层31具有稳定性，能够保证在压制另一个方向的第二反射层32时不会出现变形，使得压制出的反射层薄厚均一，从而保证闪烁晶体单元10分布均匀，使获得的PET图像解码区分清晰。

当所述闪烁晶体阵列100中部分相交的第一间隙21和第二间隙22内分别设有所述第一反射层31和所述第二反射层32时，为了进一步改善光收集效率，可选的，所述闪烁晶体阵列100中除所述部分相交的第一间隙21和第二间隙22以外的间隙20内分别设有所述第二反射层32。

此时，在部分垂直相交的两个间隙20内混合填充两种反射层的情况下，在剩余的间隙20内填充第二反射层32，能够避免剩余的间隙20漏光或串光，以保证闪烁晶体阵列100内部整体不存在漏光或串光，进一步提高光收集效率。

虽然上述部分垂直相交的两个间隙20内混合填充两种反射层、剩余部分的间隙20填充第二反射层32的方案，能够保证闪烁晶体阵列100内部整体不存在漏光或串光的问题，但在光收集效率上仍然有进步的空间。

为了进一步提高光收集效率，如图1、图3所示，作为另一种可选的实施方式，所述闪烁晶体阵列100中所有相交的第一间隙21和第二间隙22内分别设有所述第一反射层31和所述第二反射层32。

此时，通过在所有相交的第一间隙21和第二间隙22内混合填充两种反射层，能够依靠第二反射层32的流动性和可塑性，将阵列中所有交叉位置的缝隙填充满，保证阵列内部整体不存在漏光或串光的问题，并且增加了阵列中第一反射层31的使用比例，能够最大程度上发挥薄膜材料的高反射率，进一步提高闪烁晶体阵列组成的探测器的光收集效率，防止探测器应用到PET中，PET图像发生畸变，提高探测器性能和PET成像质量。并且整体结构更加稳定，能够保证在压制另一个方向的第二反射层32时不会出现变形，使得压制出的反射层薄厚均一，从而保证闪烁晶体单元10分布均匀，使获得的PET图像解码区分清晰。

对于上述部分或全部相交的第一间隙21和第二间隙22内混合填充两种反射层的方案，两种反射层在阵列中的分布方式可以是规律的，如图1、图6所示，也可以是不规律的，如图7所示，可以有多种变形。但为了提高整体结构的稳定性，并减小加工难度，优选规律的分布方式。

优选的，在分别设有所述第一反射层31和所述第二反射层32的第一间隙21和第二间隙22中，所有第一间隙21内分别设有所述第一反射层31，所有第二间隙22内分别设有所述第二反射层32，或者所有第一间隙21内分别设有所述第二反射层32，所有第二间隙22内分别设有所述第一反射层31。

此时，不论是部分相交的两个间隙20内混合填充两种反射层，还是全部相交的两个间隙20内混合填充两种反射层，保证一个方向上的间隙填充一种反射层，另一个方向上的间隙填充另一种反射层，能够减少加工难度，并提高整体结构的稳定性。例如，如图1所示，闪烁晶体阵列100中所有X方向的第一间隙21均填充第一反射层31，所有Y方向的第二间隙22均填充第二反射层32(当然，也可以所有X方向的第一间隙21均填充第二反射层32，所有Y方向的第二间隙22均填充第一反射层31)；又例如，如图6所示，左上部分A和右下部分D中所有X方向的第一间隙21均填充第一反射层31，所有Y方向的第二间隙22均填充第二反射层32，右上部分B和左下部分C中所有X方向的第一间隙21均填充第二反射层32，所有Y方向的第二间隙22均填充第一反射层31。通过在同一个方向上的间隙20内填充一种反射层，在制作过程中可以按照整排或整列制作，提高制作的便利性，提高生产效率，并提高整体结构的稳定性。

在一些实施例中，当同一排间隙20或同一列间隙20中相邻设置有两个或多个第一反射层31时，该同一排间隙20或同一列间隙20中相邻设置的两个或多个第一反射层31不中断，或者该同一排间隙20或同一列间隙20中相邻设置的两个或多个第一反射层31之间的断口被相交的第二反射层32填充满。

此时，在同一排或同一列上如果有彼此相连的两个或多个间隙20都设置第一反射层31，为避免这两个或多个间隙20漏光或串光，控制这两个或多个间隙20内的第一反射层31之间没有断口即可。当然，如果同一排或同一列上彼此相连的两个或多个第一反射层31之间有断口，也可以依靠另一个方向上设置的第二反射层32将断口位置的缝隙填充满，避免漏光或串光。

下面对图1、图6、图7示出的几个具体应用实例进行详细介绍。

应用实例1：

如图1-3所示，闪烁晶体阵列100包括8行*8列的闪烁晶体单元10，可选用LYSO晶体材料；所有闪烁晶体单元10的顶面11朝向一侧作为闪烁晶体阵列100的出光面101与光电传感器耦合连接；所有闪烁晶体单元10的底面12朝向一侧作为闪烁晶体阵列100的入光面102；任意两个相邻的闪烁晶体单元10的内侧面之间设有间隙20，间隙20的厚度可在0.01mm～0.5mm之间；闪烁晶体阵列100中所有Y方向的第二间隙22内均填充第一反射层31(如ESR反射层)，所有X方向的第一间隙21内均填充第二反射层32(如硫酸钡反射层)；闪烁晶体阵列100的外侧面103和入光面102可设置ESR反射层。通过混合填充两种反射层，闪烁晶体阵列100内部整体不存在漏光或串光的问题，具有高效的光收集效率，并且保证了闪烁晶体单元10分布的均匀性。

应用实例2：

如图6所示，闪烁晶体阵列100包括8行*8列的闪烁晶体单元10，可选用LYSO晶体材料；闪烁晶体阵列100被划分成了四部分，左上部分A和右下部分D中除去与其他部分相邻的间隙20外，所有X方向的第一间隙21内均填充第二反射层32，所有Y方向的第二间隙22内均填充第一反射层31；右上部分B和左下部分C中除去与其他部分相邻的间隙20外，所有X方向的第一间隙21均填充第一反射层31，所有Y方向的第二间隙22均填充第二反射层32；四部分相邻的间隙20填充第二反射层32；图6示出的闪烁晶体阵列100整体不存在漏光或串光的问题，具有高效的光收集效率，并且保证了闪烁晶体单元10分布的均匀性。

应用实例3：

如图7所示，闪烁晶体阵列100包括8行*8列的闪烁晶体单元10，可选用LYSO晶体材料；图7示出的闪烁晶体阵列100中两种反射层以不规律的方式混合填充在阵列中，但每个闪烁晶体单元10外的间隙缝隙都不存在漏光或串光的问题，具有高效的光收集效率，并且保证了闪烁晶体单元10分布的均匀性。

当然，上述几个应用实例仅为举例说明，并不用于限制本申请，实际应用过程中闪烁晶体阵列100的闪烁晶体单元10的排布方式、混合反射层的排布方式可以根据情况合理调整。

本申请实施例的闪烁晶体阵列，通过在闪烁晶体单元10之间的间隙20中混合填充第一反射层31和第二反射层32，能够在发挥薄膜类材料高反射效果的同时，有效避免闪烁晶体阵列漏光或串光的问题，从而提高闪烁晶体阵列组成的探测器的光收集效率，防止探测器应用的PET图像发生畸变，改善探测器性能和PET成像质量。并且当压制第二反射层32时，第一反射层31始终保持稳定，不会出现错位变形，从而保证了反射层薄厚均一，闪烁晶体单元10分布均匀，使获得的PET图像解码区分清晰。特别是对于超小尺寸的闪烁晶体阵列，通过混合填充第一反射层31和第二反射层32，能够具有超高精度的光收集效率，以支持超精密的小动物PET成像。

本申请实施例还提供了一种如上述实施例所述的闪烁晶体阵列的制作方法，包括：

在闪烁晶体阵列制作的过程中，在所述闪烁晶体阵列的部分间隙20内设置所述第一反射层31，部分间隙20内设置所述第二反射层32；其中，所述第一反射层31为由薄膜状材料制成的反射层，所述第二反射层32为由无确定形状的材料制成的反射层。

本申请实施例的制作方法，通过在闪烁晶体单元10之间的间隙20中混合填充第一反射层31和第二反射层32，能够在发挥薄膜类材料高反射效果的同时，有效避免闪烁晶体阵列漏光或串光的问题，从而提高闪烁晶体阵列组成的探测器的光收集效率，防止探测器应用的PET图像发生畸变，改善探测器性能和PET成像质量。并且当压制第二反射层32时，第一反射层31始终保持稳定，不会出现错位变形，从而保证了反射层薄厚均一，闪烁晶体单元10分布均匀，使获得的PET图像解码区分清晰。特别是对于超小尺寸的闪烁晶体阵列，通过混合填充第一反射层31和第二反射层32，能够具有超高精度的光收集效率，以支持超精密的小动物PET成像。

进一步的，上述在闪烁晶体阵列制作的过程中，在所述闪烁晶体阵列的部分间隙20内设置所述第一反射层31，部分间隙20内设置所述第二反射层32的步骤可包括：

在同一排或同一列中相邻设置的两个或多个第一反射层31不中断的情况下，将闪烁晶体阵列拆分成多个阵列单元，每个阵列单元包括一排或多排闪烁晶体单元；

将每个阵列单元的每排闪烁晶体单元10沿第二方向(Y方向)摆成一列，每个闪烁晶体单元10的顶面11朝向同一侧，底面12朝向同一侧，相邻闪烁晶体单元10之间按照预设间隙大小间隔排列，得到多个第一单排晶体；

将多个厚度与预设间隙大小相同、长度与第一单排晶体沿第二方向的尺寸相同、宽度与第一单排晶体沿第三方向(Z方向)的尺寸相同的第一反射层，将每个第一反射层粘接到一个第一单排晶体的侧面，第一反射层的边缘与第一单排晶体的边缘平齐，得到多个第二单排晶体；

将多个第二单排晶体粘接，每个第二单排晶体ESR薄膜所在侧相对的另一侧，粘接到另一个第二单排晶体ESR薄膜所在的一侧，两个单排晶体边缘平齐，且两个单排晶体之间每个相邻的闪烁晶体单元10沿第一方向(X方向)的轴线保持一致，得到一个阵列单元；

多个阵列单元制作完成后，将多个阵列单元排列成阵列，相邻的阵列单元之间间隔预设间隙大小，得到第一晶体阵列；

在第一晶体阵列中向没有设置第一反射层31的间隙20内浇注第二反射层，使第二反射层略溢出阵列表面，将第二反射层压制平整，并刮除阵列表面多余的第二反射层材料，得到第二晶体阵列；

在第二晶体阵列的外侧面以及入光面粘接第一反射层，第一反射层的边缘与每个面的边缘平齐，等待树脂固化后，得到最终的晶体阵列。

下面结合具体应用实例对制作方法进一步详细说明。

如图1-3所示的闪烁晶体阵列100的结构可参照上述闪烁晶体阵列实施例描述，这里不做赘述，其示例性制作过程可包括如下步骤：

单个晶体制作：制作64个LYSO闪烁晶体单元10，每个闪烁晶体单元10的尺寸(具体尺寸可根据实际需求设定)、形状相同的长方体，且顶面11和侧面13为光滑的，底面12为粗糙的。

需要说明的是，本申请实施例对单个闪烁晶体单元10的具体制作过程不做限定，可以采用现有技术中任何已知的方式。

单排晶体制作：如图5所示，将8个闪烁晶体单元10沿Y方向摆成一列，每个闪烁晶体单元10光滑的顶面11朝向同一侧，粗糙的底面12朝向同一侧，相邻闪烁晶体单元10之间间隔0.3mm(也可根据实际需求调整间隙大小)，得到第一单排晶体；重复上述步骤，直至得到8个第一单排晶体。

内部ESR反射层制作：取厚度与闪烁晶体单元10之间的间隙20大小近似相同(如0.25mm-0.3mm之间)、长度与第一单排晶体沿Y方向的尺寸相同、宽度与第一单排晶体沿Z方向的尺寸相同的ESR薄膜，将该ESR薄膜通过化学胶水等材料粘接到第一单排晶体的侧面，ESR薄膜的边缘与第一单排晶体的边缘平齐，得到第二单排晶体；重复上述步骤，直至得到8个第二单排晶体。

阵列拼接制作：继续如图5所示，将一个第二单排晶体ESR薄膜所在侧相对的另一侧，通过化学胶水等材料粘接到另一个第二单排晶体ESR薄膜所在的一侧，两个单排晶体边缘平齐，且两个单排晶体之间每两个相邻的闪烁晶体单元10沿X方向的轴线保持一致；重复上述步骤，直至8个单排晶体组合完成，得到第一晶体阵列。

内部硫酸钡反射层制作：从第一晶体阵列的入光面，向每个X方向的间隙内依次浇注按照预设比例掺杂有硫酸钡粉末的液体树脂，使得液体树脂填充满与ESR薄膜相交位置处的缝隙，并将液体树脂压制平整；为保证液体树脂填充满所有缝隙，可使液体树脂略溢出阵列表面，然后刮除表面多余的树脂材料；等待树脂固化后，得到第二晶体阵列。

外部ESR反射层制作：在第二晶体阵列的外侧面以及入光面上通过化学胶水等材料粘接ESR薄膜，ESR薄膜的边缘与每个面的边缘平齐，得到最终的晶体阵列。

其中，可利用工装、卡具固定制作过程中需要固定的晶体单元、晶体阵列等。

如图6所示的闪烁晶体阵列100的结构可参照上述闪烁晶体阵列实施例描述，这里不做赘述，其示例性制作过程可包括如下步骤：

单个晶体制作：制作64个LYSO闪烁晶体单元10，每个闪烁晶体单元10的尺寸(具体尺寸可根据实际需求设定)、形状相同的长方体，且顶面11和侧面13为光滑的，底面12为粗糙的。

需要说明的是，本申请实施例对单个闪烁晶体单元10的具体制作过程不做限定，可以采用现有技术中任何已知的方式。

左上部分A制作：

单排晶体制作：将4个闪烁晶体单元10沿Y方向摆成一列，每个闪烁晶体单元10光滑的顶面11朝向同一侧，粗糙的底面12朝向同一侧，相邻闪烁晶体单元10之间间隔0.3mm(也可根据实际需求调整间隙大小)，得到第一单排晶体；重复上述步骤，直至得到4个第一单排晶体。

内部ESR反射层制作：取厚度与闪烁晶体单元10之间的间隙20大小近似相同(如0.25mm-0.3mm之间)、长度与第一单排晶体沿Y方向的尺寸相同、宽度与第一单排晶体沿Z方向的尺寸相同的ESR薄膜，将该ESR薄膜通过化学胶水等材料粘接到第一单排晶体的侧面，ESR薄膜的边缘与第一单排晶体的边缘平齐，得到第二单排晶体；重复上述步骤，直至得到3个第二单排晶体。

阵列拼接制作：将一个第二单排晶体ESR薄膜所在侧相对的另一侧，通过化学胶水等材料粘接到另一个第二单排晶体ESR薄膜所在的一侧，两个单排晶体边缘平齐，且两个单排晶体之间每两个相邻的闪烁晶体单元10沿X方向的轴线保持一致；重复上述步骤，直至3个单排晶体组合完成；再将没有粘贴ESR薄膜的第一单排晶体的一侧，通过化学胶水粘接到前面一个第二单排晶体ESR薄膜所在的一侧，得到第一小组晶体阵列。

右下部分D制作：按照与左上部分A相同的方式制作右下部分D，得到第二小组晶体阵列。

右上部分B制作：

单排晶体制作：将4个闪烁晶体单元10沿X方向摆成一排，每个闪烁晶体单元10光滑的顶面11朝向同一侧，粗糙的底面12朝向同一侧，相邻闪烁晶体单元10之间间隔0.3mm(也可根据实际需求调整间隙大小)，得到第一单排晶体；重复上述步骤，直至得到4个第一单排晶体。

内部ESR反射层制作：取厚度与闪烁晶体单元10之间的间隙20大小近似相同(如0.25mm-0.3mm之间)、长度与第一单排晶体沿X方向的尺寸相同、宽度与第一单排晶体沿Z方向的尺寸相同的ESR薄膜，将该ESR薄膜通过化学胶水等材料粘接到第一单排晶体的侧面，ESR薄膜的边缘与第一单排晶体的边缘平齐，得到第二单排晶体；重复上述步骤，直至得到3个第二单排晶体。

阵列拼接制作：将一个第二单排晶体ESR薄膜所在侧相对的另一侧，通过化学胶水等材料粘接到另一个第二单排晶体ESR薄膜所在的一侧，两个单排晶体边缘平齐，且两个单排晶体之间每两个相邻的闪烁晶体单元10沿Y方向的轴线保持一致；重复上述步骤，直至3个单排晶体组合完成；再将没有粘贴ESR薄膜的第一单排晶体的一侧，通过化学胶水粘接到前面一个第二单排晶体ESR薄膜所在的一侧，得到第三小组晶体阵列。

左下部分C制作：按照与右上部分B相同的方式制作左下部分C，得到第四小组晶体阵列。

阵列组合：将第一小组晶体阵列摆放在左上部分、第二小组晶体阵列摆放在右上部分、第三小组晶体阵列摆放在左下部分、第四小组晶体阵列摆放在右下部分，相邻组的晶体阵列之间间隔0.3mm(也可根据实际需求调整间隙大小)，得到第一晶体阵列。

内部硫酸钡反射层制作：从第一晶体阵列的入光面，向没有设置ESR薄膜的间隙内浇注按照预设比例掺杂有硫酸钡粉末的液体树脂，使得液体树脂填充满与ESR薄膜相交位置处的缝隙，并将液体树脂压制平整；为保证液体树脂填充满所有缝隙，可使液体树脂略溢出阵列表面，然后刮除表面多余的树脂材料；等待树脂固化后，得到第二晶体阵列。

外部ESR反射层制作：在第二晶体阵列的外侧面以及入光面上通过化学胶水等材料粘接ESR薄膜，ESR薄膜的边缘与每个面的边缘平齐，得到最终的晶体阵列。

其中，可利用工装、卡具固定制作过程中需要固定的晶体单元、晶体阵列等。

对于如图7所示的闪烁晶体阵列，类比图6所示的闪烁晶体阵列，可拆分成多个阵列单元制作，拆分的原则为同一排或同一列中相邻设置的两个或多个ESR反射层不中断；每个单元制作完成后，再拼接成整个阵列单元，进行硫酸钡反射层的制作，最终得到具有混合反射层的闪烁晶体阵列。

本申请实施例提供的制作方法制成的闪烁晶体阵列能够实现闪烁晶体阵列实施例实现的各个过程，并能达到相同的技术效果，为避免重复，上述制作方法实施例中不做赘述。

同样的，本申请实施例提供的闪烁晶体阵列能够实现制作方法实施例制成的闪烁晶体阵列实现的各个过程，并能达到相同的技术效果，为避免重复，上述闪烁晶体阵列实施例中也不做赘述。

本申请实施例还提供了一种探测器，包括：如上述实施例所述的闪烁晶体阵列。

本申请实施例提供的探测器能够实现闪烁晶体阵列实施例实现的各个过程，并能达到相同的技术效果，为避免重复，上述探测器实施例中也不做赘述。

本申请实施例还提供了一种医疗影像设备，包括：如上述实施例所述的探测器。

本申请实施例提供的医疗影像设备能够实现闪烁晶体阵列实施例实现的各个过程，并能达到相同的技术效果，为避免重复，上述医疗影像设备实施例中也不做赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种闪烁晶体阵列(100)，包括多个闪烁晶体单元(10)，相邻两个所述闪烁晶体单元(10)之间设有间隙(20)，其特征在于：

所述闪烁晶体阵列的部分间隙(20)内设有第一反射层(31)，部分间隙(20)内设有第二反射层(32)；其中，所述第一反射层(31)为由薄膜状材料制成的反射层，所述第二反射层(32)为由无确定形状的材料制成的反射层。

2.根据权利要求1所述的闪烁晶体阵列，其特征在于，所述闪烁晶体阵列(100)中包括沿第一方向设置的第一间隙(21)和沿第二方向设置的第二间隙(22)；

所述闪烁晶体阵列(100)中部分相交的第一间隙(21)和第二间隙(22)内分别设有所述第一反射层(31)和所述第二反射层(32)；或者

所述闪烁晶体阵列(100)中所有相交的第一间隙(21)和第二间隙(22)内分别设有所述第一反射层(31)和所述第二反射层(32)。

3.根据权利要求2所述的闪烁晶体阵列，其特征在于，当所述闪烁晶体阵列(100)中部分相交的第一间隙(21)和第二间隙(22)内分别设有所述第一反射层(31)和所述第二反射层(32)时，所述闪烁晶体阵列(100)中除所述部分相交的第一间隙(21)和第二间隙(22)以外的间隙(20)内分别设有所述第二反射层(32)。

4.根据权利要求2所述的闪烁晶体阵列，其特征在于，在分别设有所述第一反射层(31)和所述第二反射层(32)的第一间隙(21)和第二间隙(22)中，所有第一间隙(21)内分别设有所述第一反射层(31)，所有第二间隙(22)内分别设有所述第二反射层(32)，或者所有第一间隙(21)内分别设有所述第二反射层(32)，所有第二间隙(22)内分别设有所述第一反射层(31)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的闪烁晶体阵列，其特征在于，所述第一反射层(31)包括以下一种或多种：ESR反射层、聚对苯二甲酸乙二醇脂反射层、聚四氟乙烯膜反射层、铝箔反射层、镀铝塑料反射层。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的闪烁晶体阵列，其特征在于，所述第二反射层(32)包括以下一种或多种：由粉末材料形成的反射层、由液态材料形成的反射层、由粉末材料和液态材料混合形成的反射层、由膏状材料形成的反射层。

7.根据权利要求6所述的闪烁晶体阵列，其特征在于，所述第二反射层(32)包括以下一种或多种：硫酸钡反射层、二氧化钛反射层、氧化镁反射层、聚四氟乙烯粉末反射层。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的闪烁晶体阵列，其特征在于，所述间隙(20)的厚度大于或等于0.01mm且小于或等于0.5mm。

9.一种探测器，其特征在于，包括：如权利要求1至8中任一项所述的闪烁晶体阵列。

10.一种医疗影像设备，其特征在于，包括：如权利要求9所述的探测器。

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