CN2389619Y - 一种新型的射线探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于核医学成像设备的射线探测装置,射线经闪烁晶体后,由高能粒子射线转变为光信号,光信号被专门设计的透镜或自聚焦光纤聚焦,再经光电转换器转变为电信号。由于全部的光信号被聚焦,输出光得到充分利用,可降低对晶体的要求,也可使用小体积的高性能光电管,使其输出信噪比得到改善,降低对后继电路性能的要求。当应用于PET中时,可以使结构大大简化,减小体积。

Description

一种新型的射线探测装置

本实用新型涉及一种射线探测装置，特别是在核医学成像设备中利用闪烁晶体和光电转换器来实现信号探测的装置。

目前在核医学成像设备中的射线探测装置，主要由闪烁晶体及光电转换器组成，闪烁晶体将高能量的粒子射线转换为某一波段的光信号，再通过光电转换器将光信号转变为电信号。现有的核医学成像设备主要有正电子断层扫描装置(下简称PET)、单光子发射计算机断层扫描(下简称SPECT)等。以正电子断层扫描装置为例，PET的工作原理可以简述为：病人体内注入带有放射性核素的药物，药物所发射出的正电子与人体内电子发生湮没反应，产生方向相反的一对能量为511kev的伽玛光子。这对伽玛光子分别由PET探测器接收，经电子线路处理即可确定发生湮没的位置，再由计算机将许多个湮没的位置重建为图象。即可得到带有病人信息的诊断图像。对于正电子断层扫描装置中所使用的探测器，通常由闪烁晶体和光电倍增管(下简称PMT)或雪崩光电二极管(下简称APD)组成，有些APD的受光面上还封装有一个小透镜。由于APD粘贴在闪烁体的出光面上，有效受光面积受到限制。致使转换的信号很弱。如果加大APD的受光面积，则结电容、暗电流增大，使信号质量大大下降。

本实用新型的目的就是为了解决以上问题，提出一种用于核医学成像设备的射线探测装置。本实用新型可大大提高输出光信号的利用率，提高输出信号信噪比，而且结构简单。

为实现上述目的本实用新型采用以下技术方案。

一种用于核医学成像设备的射线探测装置，包括闪烁晶体(1)、聚焦装置和光电转换器(3)，其特征是：聚焦装置的横截面与闪烁晶体(1)的横截面形状、大小相同，光电转换器(3)放置在聚焦光斑最小、光强最大处。

采用上述技术方案之后，既可大大提高对输出光信号的利用率，同时可减小光电转换器的尺寸，这样一来大大减小了光电管的暗电流，提高了光电管的综合性能，提高探测装置的分辨率。

下面结合附图并通过具体的实施例对本实用新型做更进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例一的示意图；

图2是晶体1与透镜2的横截面相同的示意图；

图3是透镜2粘贴于晶体1上的示意图；

图4是本实用新型实施例二的示意图；

图5是本实用新型实施例三的示意图；

图6是本实用新型实施例四的示意图。

实施例一：

如图1所示为射线探测装置在PET设备中的应用。伽玛射线4经闪烁晶体1，由高能粒子射线转变为光信号5，再经聚焦透镜2，使光信号5聚焦，光电转换器3置于会聚光6的焦点处，会聚光6经光电转换器3转变为电信号7，再经放大器10放大后输出。

闪烁晶体1可采用BGO(锗酸铋)、LSO(原硅酸镥)等晶体，该晶体1大小为2～5mm×2～5mm×30mm；聚焦透镜2可以是单透镜或透镜组；光电转换器3可使用PMT或APD。

每一闪烁晶体单元1为长方体或圆柱体，在闪烁晶体1输出端面放置聚焦透镜2。该聚焦透镜2可为单透镜、胶合透镜或透镜组，当为单透镜和胶合透镜时，可为平凸、凸凹或双凸透镜；透镜的横截面与晶体1的横截面形状大小一致。如图2所示，如若晶体1的横截面为正方形，透镜的横截面也为正方形；如若晶体1的横截面为长方形或圆形，透镜的横截面也为长方形或圆形。透镜形状与晶体输出端面形状一致且放置方向一致，这样可最大限度地利用输出光信号5。在透镜焦点处装有雪崩光电二极管3，使雪崩光电二极管3得到的光强最大，也使得经光电转换后的电信号7满足一定的幅度要求。而且，在晶体1与聚焦透镜2之间、聚焦透镜2与雪崩光电二极管3之间均有光导传输装置9和光隔离装置11，可使光信号5和会聚光6无损耗地进行传输。光导传输装置9和光隔离装置11可以相互单独使用，也可以联合使用。最后，电信号7经放大器10放大后输出。

另外对于该实施例，根据实际需要聚焦透镜2可设计为平凸透镜，该透镜2大小与闪烁体1输出端面大小一致，并粘贴于闪烁体1的输出端面，如图3所示。这样使得该装置的结构更简单，体积更小。在透镜2与雪崩光电二极管3之间有光隔离装置11。

实施例二：

如图4所示，此实施例与实施例一不同之处在于，不使用专门的聚焦透镜。对闪烁晶体1进行特殊加工，根据实际的需要，闪烁晶体1表面加工成凸面形8，使伽玛射线4经闪烁晶体1输出端面后直接会聚，经光电转换器3，将光信号6转变为电信号7。在闪烁晶体1与雪崩光电二极管3之间有光隔离装置11。电信号7经放大器10放大后输出。

实施例三：

如图5，在闪烁晶体1的出光面后装有一自聚焦光纤12，自聚焦光纤12置于固定套13内，固定套13使自聚焦光纤12的一端紧贴住闪烁晶体1的出光面，使光信号5得到充分利用。由于自聚焦光纤具有自我聚焦功能，无须再利用聚焦透镜。在光斑焦点处放置光电转换器3。电信号7经放大器10放大后输出。

实施例四：

如图6，同样，自聚焦光纤12通过固定套13紧贴住闪烁晶体1的出光面，光信号5被自聚焦光纤12聚焦后，由光纤14进行高效率地传导，最后被光电转换器3接收并转换为电信号7，再放大输出。由于光纤14的加入，使光电转换器3的位置不受限制。

Claims (5)

1.一种用于核医学成像设备的射线探测装置，包括闪烁晶体(1)、聚焦装置和光电转换器(3)，其特征是：聚焦装置的横截面与闪烁晶体(1)的横截面形状、大小相同，光电转换器(3)放置在聚焦光斑最小、光强最大处。

2.根据权利要求1所述的射线探测装置，其特征是：聚焦装置与闪烁晶体(1)制成一体，即闪烁晶体(1)出光面成凸面形。

3.根据权利要求1所述的射线探测装置，其特征是：聚焦装置为平凸透镜，并粘贴于闪烁晶体(1)的输出端面。

4.根据权利要求1所述的射线探测装置，其特征是：聚焦装置为自聚焦光纤(12)。

5.根据权利要求1或2或3所述的射线探测装置，其特征是：还包括光导传输装置(9)或光隔离装置(11)，置于闪烁晶体(1)与光电转换器(3)之间。

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