CN218938515U - 一种提高空间分辨率的像素化探测器组装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗探测器领域，特别是一种提高空间分辨率的像素化探测器组装结构。像素化探测器组装结构包括光电传感器阵列组件和像素化晶体条组成的像素化晶体阵列；所述光电传感器阵列组件由若干个光电传感器沿左右方向紧贴排列而成；所述像素化晶体条至少有两个；每个所述像素化晶体条的出光面宽度尺寸为所述光电传感器的感光面宽度尺寸的一半；所述像素化探测器组装结构将晶体跨接至光电传感器阵列组件上，实现了像素化晶体条位置与光电传感器上的测量计算位置的严格对应关系，避免扫描图像的畸变，可以省去后续图像处理和校正操作；使得探测器固有空间分辨率变为光电传感器的尺寸的一半，显著提高了扫描精度和效率。

Description

一种提高空间分辨率的像素化探测器组装结构

技术领域

本实用新型涉及医疗探测器领域，特别是一种提高空间分辨率的像素化探测器组装结构。

背景技术

采用闪烁晶体与光电传感器进行耦合组装是目前核医学影像设备的主流方案。其中，采用单片大面积NaI(碘化钠)晶体与PMT(光电倍增管)阵列进行耦合封装，是目前伽马相机和SPECT(单光子发射计算机断层扫描仪)探测器的主要技术方案；对于PET(正电子发射计算机断层扫描仪)，早期的探测器方案采用像素化晶体阵列与小尺寸PMT或者PSPMT(位置灵敏型光电子倍增管)进行耦合封装成模块，目前PET探测器主流的技术方案是采用SiPM(硅光电倍增器)代替PMT或者PSPMT，为实现TOF(飞行时间)成像功能，需要光电传感器尽量多的收集晶体内所出射的荧光光子。通常的做法是采用光出射端面尺寸与光电传感器相同的晶体条，通过一一对应耦合的方式，通过后续读出电子学以及软件解析，可实现晶条位置与光电传感器的严格对应关系。

但该方案存在以下弊端：现有SiPM的主流流产品规格为3*3mm、4*4mm或6*6mm；因此受限于SiPM的规格尺寸限制，采用上述一一对应耦合的组装方法无法实现更高的空间分辨率；公布号为CN 102113892A的发明专利中，通过采用晶条端面边长与光电传感器边长之比为2/3的跨界方案，实现了探测器固有空间分辨率为光电传感器尺寸的2/3的效果，但是，该方案在实际的扫描中计算位置存在固有的偏差，需要在后续图像处理中专门加以校正，导致在实际应用中探测器的扫描精度和扫描效率不理想。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提出一种提高空间分辨率的像素化探测器组装结构，通过设置一种特殊的晶体跨接组装结构，使得探测器的空间分辨能力的显著提高，且不需要复杂的图像处理和校正运算。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种提高空间分辨率的像素化探测器组装结构，包括像素化晶体条和光电传感器阵列组件；所述光电传感器阵列组件由若干个光电传感器沿左右方向和前后方向紧贴排列而成；所述像素化晶体条在左右方向和前后方向上均至少有两个；每个所述像素化晶体条的出光面宽度尺寸为所述光电传感器的感光面宽度尺寸的一半；每个所述像素化晶体条的出光面长度尺寸为所述光电传感器的感光面长度尺寸的一半；所述像素化晶体条除出光面外均设有反光屏蔽层；所述像素化晶体条的竖向中心线与所述光电传感器的感光面的竖向中心线重合，或与所述光电传感器的感光面的左侧或右侧边线重合；所述像素化晶体条的出光面紧贴对应位置的所述光电传感器的感光面设置。优选地，所述光电传感器为SiPM光电传感器或者ADP光电传感器。

优选地，所述像素化晶体条的出光面与所述光电传感器的感光面通过导光材料层紧贴设置。

优选地，所述反光屏蔽层由特氟龙、PTFE或氧化镁制成，其厚度范围为30μm-300μm。

本实用新型的实施例的有益效果：

所述像素化探测器组装结构将晶体跨接至光电传感器阵列组件上，同等晶体尺寸条件下，通过跨接安装技术，可使用规格尺寸为原先二倍的光电传感器，在同等探测面积下，所需光电传感器数目降为原先一半，大大降低探测器成本，又实现了像素化晶体条位置与光电传感器上的测量计算位置的严格对应关系，避免扫描图像的畸变，可以省去后续图像处理和校正操作；使得探测器固有空间分辨率变为光电传感器的尺寸的一半，显著提高了像素化探测器的空间分辨能力，又能提高扫描精度和效率。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例中所述像素化探测器的截面结构示意图；

图2是本实用新型的一个实施例中所述像素化探测器的立体结构示意图；

图3是本实用新型的一个实施例中所述像素化探测器的分解结构示意图。

其中：像素化晶体条110，第一晶体条111，第二晶体条112，第三晶体条113，第四晶体条114，第五晶体条115，光电传感器阵列组件120，第一光电传感器121，第二光电传感器122，第三光电传感器123，反光屏蔽层130，导光材料层140。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本申请的一个实施例，如图1至图3所示，一种提高空间分辨率的像素化探测器组装结构，其包括像素化晶体条110和光电传感器阵列组件120；所述光电传感器阵列组件120由若干个光电传感器沿左右方向和前后方向紧贴排列而成；所述像素化晶体条110在左右方向和前后方向上均至少有两个，多个所述像素化晶体条110在空间排列成像素化晶体阵列；在左右方向上每个所述像素化晶体条110的出光面宽度尺寸为所述光电传感器的感光面宽度尺寸的一半；在前后方向上每个所述像素化晶体条110的出光面长度尺寸为所述光电传感器的感光面长度尺寸的一半；所述像素化晶体条110除出光面外均设有反光屏蔽层130；所述像素化晶体条110的竖向中心线与所述光电传感器的感光面的竖向中心线重合，或与所述光电传感器的感光面的左侧或右侧边线重合；所述像素化晶体条110的出光面紧贴对应位置的所述光电传感器的感光面设置。

所述像素化探测器组装结构将晶体跨接至光电传感器阵列组件120上，同等晶体尺寸条件下，通过跨接安装技术，可使用规格尺寸为原先二倍的光电传感器，在同等探测面积下，所需光电传感器数目降为原先一半，大大降低探测器成本，又实现了像素化晶体条110位置与光电传感器上的测量计算位置的严格对应关系，避免扫描图像的畸变，可以省去后续图像处理和校正操作；使得探测器固有空间分辨率变为光电传感器的尺寸的一半，显著提高了像素化探测器的空间分辨能力，又能提高扫描精度和效率。

所述光电传感器为SiPM光电传感器(硅光电倍增器)或者ADP光电传感器(雪崩光电二极管)。

所述像素化晶体条110的出光面与所述光电传感器的感光面通过导光材料层140紧贴设置。所述导光材料具体可以是导光透明硅脂，所述导光材料使得所述像素化晶体条110与所述光电传感器之间安装更加紧密，导光效果显著提高。

所述反光屏蔽层130由特氟龙、PTFE或氧化镁制成，其厚度范围为60μm-70μm。所述反光屏蔽层130一方面能保证射线顺利进入所述像素化晶体条110内，另一方面又能对进入所述像素化晶体条110内的光线进行阻挡，避免相邻所述像素化晶体条110内射线干扰，使得光线能集中从出光面进入对应位置的光电传感器内。

具体的，如图1所示，在左右方向所述像素化晶体条有五个，所述光电传感器阵列组件由三个光电传感器紧贴排列而成。在所述像素化探测器组装结构的截面结构示意图中，所述像素化晶体条110包括：第一晶体条111、第一晶体条112、第一晶体条113、第一晶体条114和第一晶体条115；所述光电传感器阵列组件120由第一光电传感器121、第二光电传感器122和第三光电传感器123水平排列组成，每个晶条的光出面的横向尺寸为光电传感器的横向尺寸的一半，每个晶条除了出光面之外，其余五个端面均采用反射材料进行光屏蔽处理，晶条的出光面与光电传感器阵列组件的感光面通过光学介质进行耦合，必要时可增加导光材料层。入射伽马射线作用于某个晶条中，所发出的光子受晶条周围反光屏蔽层的限制，只能通过出光面出射，比如对于第一晶体条112，其出射光子只能被第一光电传感器121接收，从而计算测量位置为第一光电传感器121的中心，也是第一晶体条112的竖向中线位置；而第二晶体条113所出射的光子被第一光电传感器121以及第二光电传感器122均分，最终计算测量的位置为第一光电传感器121以及第二光电传感器122之间的中间区域，这也是第二晶体条113所对应的竖向中线位置。以此类推，其余各个晶条的位置确定方方法同上；使得探测器的空间分辨能力的显著提高，且不需要复杂的图像处理和校正运算。

同理的，在前后方向所述像素化晶体条有五个。如图2所示，在三维空间中，即像素化晶体阵列由二十五个像素化晶体条排列而成，对应的电传感器阵列组件由九个光电传感器沿左右方向和前后方向紧贴排列而成。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必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，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种提高空间分辨率的像素化探测器组装结构，其特征在于，包括像素化晶体条和光电传感器阵列组件；

所述光电传感器阵列组件由若干个光电传感器沿左右方向和前后方向紧贴排列而成；

所述像素化晶体条在左右方向和前后方向上均至少有两个；每个所述像素化晶体条的出光面宽度尺寸为所述光电传感器的感光面宽度尺寸的一半；每个所述像素化晶体条的出光面长度尺寸为所述光电传感器的感光面长度尺寸的一半；

所述像素化晶体条除出光面外均设有反光屏蔽层；

所述像素化晶体条的竖向中心线与所述光电传感器的感光面的竖向中心线重合，或与所述光电传感器的感光面的左侧或右侧边线重合；

所述像素化晶体条的出光面紧贴对应位置的所述光电传感器的感光面设置。

2.根据权利要求1所述的一种提高空间分辨率的像素化探测器组装结构，其特征在于，所述光电传感器为SiPM光电传感器或者ADP光电传感器。

3.根据权利要求1所述的一种提高空间分辨率的像素化探测器组装结构，其特征在于，所述像素化晶体条的出光面与所述光电传感器的感光面通过导光材料层紧贴设置。

4.根据权利要求1所述的一种提高空间分辨率的像素化探测器组装结构，其特征在于，所述反光屏蔽层由特氟龙、PTFE或氧化镁制成，其厚度范围为30μm-300μm。

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